Uno de los grandes retos en la lucha contra el cáncer es diseñar nuevas tecnologías para un tratamiento personalizado de cada paciente. En función de las características moleculares —mutaciones en el ADN, por ejemplo— de cada tumor, la medicina de precisión pretende facilitar que los pacientes con cáncer, tanto adultos como pediátricos, reciban un tratamiento personalizado y adecuado a su patología. Pero, ¿es posible saber si un paciente puede o no beneficiarse de un tratamiento antes de iniciar la terapia?

Un equipo de expertos de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona y del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha diseñado un dispositivo microfluídico denominado microfluidic dynamic BH3 profiling (μDBP) que predice la eficacia del tratamiento del cáncer de forma rápida y automática , utilizando un número reducido de células procedentes de biopsias y sin necesidad de personal técnico especializado.

El estudio, publicado en la revista npj Precision Oncology, ha sido liderado por Joan Montero, profesor del Departamento de Biomedicina de la UB y del IBEC, y Javier Ramón-Azcón, profesor de investigación ICREA del IBEC. El trabajo, cuyo primer autor es Albert Manzano (UB-IBEC), doctorado por la UB en 2022 con una tesis sobre medicina de precisión en la lucha contra el cáncer, cuenta con la participación de expertos de la Facultad de Física de la UB, la Vall d'Hebron Instituto de Oncología (VHIO) y el Centro de Redes de Investigación Biomédica in Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).

Medicina de precisión en la lucha contra el cáncer

La medicina personalizada ha revolucionado la forma en que diseñamos tratamientos efectivos contra el cáncer. Teniendo en cuenta que cada tumor es único y tiene sus propias características, disponer de indicadores predictivos de la respuesta de cada paciente al tratamiento es un gran paso adelante en oncología. El perfil dinámico de BH3 (DBP) se desarrolló inicialmente en el laboratorio del profesor Anthony Letai —el profesor Montero fue co-inventor de este estudio— y fue patentado en 2015 por el Dana-Farber Cancer Institute (Estados Unidos). Fue uno de los primeros ensayos funcionales probados con éxito para predecir el tratamiento en varios tipos de cáncer. Este sistema pone en contacto las células cancerosas con diferentes opciones terapéuticas para identificar rápidamente ex vivo los que podrían ser más efectivos para extirpar el tumor. Conceptualmente, es muy similar a los antibiogramas utilizados para identificar antibióticos para tratar infecciones bacterianas.

DBP se ha utilizado para identificar la eficacia de tratamientos a escala preclínica y clínica en muchos cánceres diferentes, tanto sólidos como líquidos. Estos estudios han utilizado líneas celulares, modelos animales y muestras primarias con alta capacidad predictiva en todos los casos. Sin embargo, este ensayo aún no se ha aplicado ampliamente en los hospitales”.

Joan Montero, profesor

“Hasta ahora —añade— varios estudios han encontrado una buena correlación entre los resultados de la PAD y la respuesta clínica en muestras de leucemia primaria. Actualmente hay varios ensayos clínicos en marcha y nos gustaría que esta tecnología se implantara en los hospitales en los próximos años para mejorar las terapias contra el cáncer”.

Predicción de la respuesta terapéutica con pocas células cancerosas

Ahora, el nuevo dispositivo de microfluidos DBP, conocido como μDBP, resuelve varios desafíos de ensayos funcionales: reduce la cantidad de células cancerosas necesarias para evaluar el potencial ex vivo terapias y automatiza el proceso para facilitar la aplicación clínica sin personal técnico especializado.

“Una de las principales limitaciones del DBP es la cantidad de células necesarias para realizar el ensayo. Cuando se realiza una biopsia a un paciente, el número de células tumorales que obtenemos es muy limitado, lo que no permite estudiar con muchos tratamientos diferentes y limita la capacidad de identificar uno que sea efectivo”, apunta Albert Manzano.

Cuando se recibe una biopsia, la muestra se disocia para obtener células individuales mediante tratamientos mecánicos y enzimáticos. Una vez procesada, la muestra se filtra para obtener células individuales que luego se someten a los tratamientos deseados y se siembran en el dispositivo de microfluidos.

“Gracias a nuestra plataforma de microfluidos μDBP, que está equipada con pequeños pozos para sembrar células, podemos reducir la cantidad de células necesarias para probar un tratamiento. Esta es una innovación decisiva para aumentar el número de fármacos que se pueden probar”, añade Manzano.

Un sistema rápido y totalmente automatizado

El artículo publicado en la revista Oncología de precisión npj es el primero en aplicar microfluídica para realizar el ensayo funcional de la DBP. A diferencia de otras versiones desarrolladas hasta ahora, como el DBP de alto rendimiento (Bhola et al., Science Signaling, 2020) con placas y dispensadores automatizados para probar cientos de tratamientos, el nuevo dispositivo μDBP está destinado a probar tratamientos in situ de forma muy rápida, sencilla y automatizada, sin necesidad de maquinaria costosa ni personal especializado.

“La mayor ventaja del dispositivo μDBP es también la automatización de todo el proceso, lo que ayudaría a implementar esta metodología funcional a escala clínica. Todas estas ventajas facilitarían la adopción de la PAD en los hospitales como ensayo de rutina”, añaden los expertos.

“Hemos desarrollado esta nueva herramienta con la idea de ponerla a disposición de los oncólogos. Este sistema automatizado nos permite obtener información personalizada del paciente y del tratamiento”, comenta Javier Ramón-Azcón (IBEC).

Nanotecnologías: una revolución en biomedicina

La nanotecnología —especialmente la aplicación de la microfluídica a diferentes procesos— está impulsando varias mejoras en el diseño de estos dispositivos para reducir la cantidad de reactivos, abaratar costes económicos, automatizar procesos o aumentar la capacidad analítica de determinadas metodologías, como el DBP.

Actualmente, el equipo está trabajando en el diseño de un nuevo prototipo con mejoras técnicas adicionales para facilitar el análisis de DBP y obtener más evidencia experimental con muestras primarias para mostrar su utilidad clínica para mejorar el tratamiento de diferentes cánceres, tanto pediátricos como adultos.

Como detalla el equipo: “Seguiremos trabajando con nuestros colaboradores clínicos para analizar muestras de pacientes y adaptar esta metodología para mejorar el tratamiento personalizado de múltiples cánceres en beneficio de todos los pacientes con cáncer”.

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• Fuente: https://www.news-medical.net/news/20230331/New-microfluidic-device-quickly-and-automatically-predicts-the-effectiveness-of-cancer-treatment.aspx