La nanopipeta de doble cilindro de alta tecnología, desarrollada por científicos de la Universidad de Leeds y aplicada al desafío médico global del cáncer, ha permitido, por primera vez, a los investigadores ver cómo las células cancerosas vivas individuales reaccionan al tratamiento y cambian con el tiempo. proporcionando conocimientos vitales que podrían ayudar a los médicos a desarrollar medicamentos contra el cáncer más eficaces. 

La herramienta tiene dos agujas nanoscópicas, lo que significa que puede inyectar y extraer simultáneamente una muestra de la misma célula, ampliando sus usos potenciales. Y el alto nivel de semiautomatización de la plataforma ha acelerado drásticamente el proceso, permitiendo a los científicos extraer datos de muchas más células individuales, con mucha mayor precisión y eficiencia de lo que antes era posible, según muestra el estudio. 

Actualmente, las técnicas para estudiar células individuales suelen destruirlas, lo que significa que una célula puede estudiarse antes o después del tratamiento. 

Este dispositivo puede tomar una "biopsia" de una célula viva repetidamente durante la exposición al tratamiento contra el cáncer, tomando muestras de pequeños extractos de su contenido sin matarla, lo que permite a los científicos observar su reacción a lo largo del tiempo. 

Durante el estudio, el equipo multidisciplinario, formado por biólogos e ingenieros, probó la resistencia de las células cancerosas a la quimioterapia y la radioterapia utilizando el glioblastoma (GBM), la forma más mortal de tumor cerebral, como caso de prueba, debido a su capacidad de adaptarse al tratamiento. y sobrevivir. 

Sus hallazgos se publican hoy (7 p.m. GMT/2 p.m. ET, miércoles 6 de marzo) en la revista Science Advances. 

Avance significativo 

Una de las autoras correspondientes del artículo, la Dra. Lucy Stead, profesora asociada de biología del cáncer cerebral en la Facultad de Medicina de la Universidad de Leeds, afirmó: “Este es un avance significativo. Es la primera vez que disponemos de una tecnología que nos permite controlar los cambios que se producen después del tratamiento, en lugar de simplemente asumirlos. 

“Este tipo de tecnología proporcionará un nivel de comprensión que simplemente nunca antes habíamos tenido. Y esa nueva comprensión y percepción conducirán a nuevas armas en nuestro arsenal contra todos los tipos de cáncer”. 

El GBM es el cáncer que más necesita de esas nuevas armas porque en 20 años no ha habido ninguna mejora en la supervivencia de esta enfermedad. 

Está muy retrasado y creemos que se debe a la naturaleza altamente "plástica" de estos tumores: su capacidad para adaptarse al tratamiento y sobrevivir. 

Por eso es tan importante que podamos observar y caracterizar dinámicamente estas células a medida que cambian, para poder trazar el viaje que pueden realizar y, posteriormente, encontrar formas de detenerlas en cada paso. Simplemente no podíamos hacer eso con las tecnologías que teníamos”. 

Dra. Lucy Stead, profesora asociada de biología del cáncer cerebral, Facultad de Medicina de la Universidad de Leeds

Transformador 

El Dr. Stead dirige el grupo de investigación Glioma Genomics en el Instituto de Investigación Médica de Leeds en el Hospital St James, que se centra en tratar de curar los tumores cerebrales GBM. Y añadió: "Esta tecnología podría ser transformadora para este cáncer en particular, ayudándonos finalmente a identificar tratamientos eficaces para esta terrible e incurable enfermedad". 

La investigación fue financiada principalmente por The Brain Tumor Charity, que cuenta con el exfutbolista del Leeds Dominic Matteo como uno de sus partidarios de alto perfil. Matteo no tenía GBM, pero se sometió a una cirugía para extirpar un tumor cerebral en 2019. 

El Dr. Simon Newman, director científico de The Brain Tumor Charity, dijo: "Sabemos que las células de glioblastoma responden de manera diferente al tratamiento, a menudo desarrollando resistencia al tratamiento que conduce a la recurrencia. El desarrollo de esta novedosa tecnología, que puede extraer muestras de células tumorales cultivadas en el laboratorio antes y después del tratamiento, brindará una visión única de cómo se puede desarrollar resistencia a los medicamentos y provocar que los tumores vuelvan a crecer. 

"Esperamos que este importante trabajo, financiado por The Brain Tumor Charity, mejore nuestro conocimiento sobre estos complejos tumores cerebrales y nos permita encontrar tratamientos nuevos y más eficaces, algo que se necesita con tanta urgencia para quienes se enfrentan a esta devastadora enfermedad". 

TRABAJO EN EQUIPO 

El estudio fue una colaboración entre investigadores del Centro Bragg de Investigación de Materiales de Leeds; Escuela de Ingeniería Electrónica y Eléctrica de Leeds; El Instituto de Investigación Médica de Leeds y el Instituto Earlham de Norwich, que estudiaron células GBM individuales durante un período de 72 horas. 

Utilizaron la plataforma nanoquirúrgica, que es demasiado pequeña para manipularla manualmente. Las minúsculas agujas están controladas con precisión por un software robótico para maniobrarlas hasta su posición, dentro de las células de la placa de Petri. La segunda aguja de la nanopipeta juega un papel fundamental en el control del equipo. 

El dispositivo permite a los científicos tomar muestras repetidamente para estudiar la progresión de la enfermedad en una célula individual. Gran parte de la investigación en biología molecular se lleva a cabo en poblaciones de células, dando un resultado promedio que ignora el hecho de que cada célula es diferente. 

Algunas células mueren durante el tratamiento, pero otras sobreviven. La clave para encontrar una cura es comprender qué permite que una célula sobreviva y qué les sucede a las que mueren. 

Precisión sin precedentes 

Autor principal, Dr. Fabio Marcuccio, investigador asociado de la Facultad de Medicina de Imperial College London, quien llevó a cabo la investigación mientras estaba en Leeds, dijo: “Nuestro dispositivo permite estudiar la forma en que las células cancerosas del cerebro se adaptan al tratamiento a lo largo del tiempo, con una precisión sin precedentes. Esta herramienta proporcionará datos que podrían conducir a mejoras significativas en el tratamiento y el pronóstico del cáncer”. 

Añadió: “Este trabajo es el resultado de un esfuerzo de colaboración con mis colegas y codirectores, el Dr. Chalmers Chau, investigador en bionanotecnología en la Escuela de Ingeniería Electrónica y Eléctrica de Leeds, y la Dra. Georgette Tanner, anteriormente de Leeds, ahora bioinformática en Oxford Nanopore Technologies, cuyas contribuciones fueron fundamentales para el diseño experimental y el análisis de datos. Esto demuestra la importancia de crear un equipo interdisciplinario para abordar los mayores desafíos de nuestro tiempo”. 

La plasticidad de las células cancerosas (la capacidad de las células para cambiar su comportamiento) es uno de los mayores desafíos en el tratamiento del cáncer, ya que aún no se comprende bien. Las células cancerosas del GBM son particularmente “plásticas”: pueden adaptarse muy rápidamente y se cree que esto les ayuda a desarrollar resistencia a la radioterapia y la quimioterapia. Aprender cómo se adaptan estas células y, posteriormente, cómo podemos bloquearlas, podría evitar que el cáncer reaparezca, algo que casi siempre ocurre con el GBM. 

A Camilla Hawkins, terapeuta ocupacional de Londres, le diagnosticaron GBM en agosto de 2022. La mujer de 55 años dijo: “Cualquier hallazgo como este que pueda ayudar a fundamentar nuevos tratamientos debe ser bienvenido. Vale la pena vivir una buena calidad de vida durante mucho tiempo, incluso cuando el pronóstico es terminal”. 

De importancia crucial 

 El otro autor correspondiente y codirector, el Dr. Paolo Actis, profesor asociado de bionanotecnología en la Escuela de Ingeniería Electrónica y Eléctrica de Leeds, ha estado trabajando en la herramienta de nanobiopsia durante unos 15 años y dijo que sus nuevas capacidades, en comparación con su alcance original , proporcionó “ventajas notables”. 

Añadió: “Las células cancerosas que no mueren con la quimioterapia son las que hacen que el cáncer vuelva a crecer y provoque la muerte. 

“Nuestra herramienta puede identificar estas células y ahora podemos realizar biopsias de ellas para poder estudiar específicamente cómo han cambiado las que sobreviven al tratamiento. 

"Esto es de vital importancia ya que cuanto más podamos comprender cómo cambian las células, más medicamentos podremos desarrollar para evitar que se adapten". 

El Dr. Stead dijo que era necesario realizar más investigaciones utilizando esta tecnología en muchas más muestras en el laboratorio y en humanos, pero que ya había arrojado información enormemente valiosa. 

Investigación e Innovación del Reino Unido y la Comisión Europea proporcionaron financiación adicional. 

Estudio de caso

la historia de camilla 

A Camilla Hawkins le diagnosticaron un tumor cerebral de glioblastoma multiforme multifocal en agosto de 2022. 

La terapeuta ocupacional, de Londres, llamó a su médico de cabecera para pedir consejo después de luchar por encontrar las palabras adecuadas en una reunión de trabajo. 

Al principio, los médicos pensaron que podría haber sufrido un derrame cerebral y, después de hablar con un médico de cabecera en prácticas, quien le aconsejó que visitara el Departamento de Emergencias local, la ingresaron en una sala de derrames cerebrales. Siguieron tres semanas de investigaciones antes de conocer su diagnóstico. Es comprensible que la noticia supusiera un gran shock.  

Este voluntario y entusiasta del parkrun de 55 años, que corrió el maratón de Londres en apoyo de The Brain Tumor Charity el año pasado, dice: “Pasé de la noche a la mañana de ser un terapeuta ocupacional activo y en forma a un paciente hospitalizado, al que finalmente me diagnosticaron un trastorno cerebral incurable. Tumor con una esperanza de vida limitada. 

“Había trabajado en oncología hace muchos años y en VIH durante más de 25 años, por lo que estaba al tanto de las estadísticas de que a una de cada dos personas se le diagnosticará cáncer a lo largo de su vida. 

“Sin embargo, la posibilidad de que pudiera tener un tumor cerebral literalmente no se me había pasado por la cabeza (¡sin juego de palabras!). Incluso le había comentado al especialista en accidentes cerebrovasculares: '¡al menos no es un tumor cerebral!' 

“Este tipo de tumor siempre está en etapa 4 y no tiene cura. 

“Hay muy poca investigación sobre esta afección, y la falta de investigación significa que muchas personas (incluyéndome a mí) buscan otras formas de controlar nuestro cáncer. Se sugieren todo tipo de posibilidades en foros de pacientes y en la web, pero ninguna de ellas está respaldada por evidencia, por lo que los profesionales médicos no pueden comentar sobre ellas. 

“Entiendo que con una cohorte de pacientes, todos ellos terminales, la investigación será un desafío, pero cualquier hallazgo como este que pueda ayudar a fundamentar nuevos tratamientos debe ser bienvenido. Vale la pena vivir una buena calidad de vida durante mucho tiempo, incluso cuando el pronóstico es terminal”. 

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• Fuente: https://www.news-medical.net/news/20240306/Breakthrough-nanopipette-enables-real-time-observation-of-cancer-cell-reactions-to-treatment.aspx