Dispositivo de microfluidos aísla las células plasmáticas de la sangre en lugar de médula ósea
El mieloma múltiple es un cáncer de las células plasmáticas, que son células blancas de la sangre producidas en la médula ósea que batir a cabo anticuerpos para ayudar a combatir la infección. Cuando las células plasmáticas se vuelven cancerosas, producen proteínas anormales, y las células se acumulan en la médula ósea, en última instancia, se filtran en el torrente sanguíneo.
La enfermedad se diagnostica típicamente a través de una biopsia de médula ósea, en el que se inserta una aguja cerca de hueso de la cadera de un paciente para aspirar una muestra de médula ósea – un proceso doloroso para muchos pacientes. Los médicos pueden entonces aislar y analizar las células plasmáticas en la muestra de médula ósea para determinar si son cancerosas.
Actualmente no existe una manera de detectar fácilmente las células plasmáticas que han escapado en el torrente sanguíneo. células plasmáticas circulantes no se encuentran normalmente en las personas sanas, y la capacidad de detectar estas células en la sangre podría permitir a los médicos a diagnosticar y realizar un seguimiento de la progresión del mieloma múltiple.
Ahora los ingenieros del MIT han ideado una técnica de microfluidos para capturar y contar las células plasmáticas circulantes de pequeñas muestras de sangre. La técnica, que se basa en la extracción de sangre convencional, puede proporcionar a los pacientes con una prueba menos dolorosa para el mieloma múltiple.
“Procedimientos de la biopsia de tejido tradicional son dolorosas, asociada con complicaciones tales como infecciones potenciales, y, a menudo disponibles sólo en los hospitales centrales que requieren los pacientes para viajar largas distancias”, dice el ex post-doctorado del MIT Mohammad Qasaimeh. “Captura de células de plasma de muestras de sangre puede servir como una biopsia de líquido, que se puede realizar en clínicas tan a menudo como sea necesario, y servir como una prueba de diagnóstico y pronóstico durante y después de tratamiento de quimioterapia. Además, las células capturadas se pueden utilizar para pruebas de drogas y por lo tanto sirven como una herramienta para la medicina personalizada “.
Qasaimeh y sus colegas han publicado sus resultados en la revista Scientific Reports . Sus co-autores incluyen Rohit Karnik, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT; Yichao Wu y Suman Bose, ambos ex alumnos; Jeffrey Karp, profesor asociado en la División Harvard-MIT de Ciencias de la Salud y Tecnología; y Rao Prabhala, profesora de medicina en el Instituto de Cáncer Dana-Farber y la Escuela Médica de Harvard.
Una trampa de espina de pescado
La técnica del grupo se basa en un diseño de microfluidos que fue previamente desarrollado por George Whitesides, profesor de química en la Universidad de Harvard. Whitesides y sus colegas fabricaron un pequeño microchip, el canal de la que grabadas con la repetición, ranuras en forma de V, similar a un patrón de espina de pescado. Las ranuras causan ningún fluido que fluye a través del microchip a remolino alrededor en remolinos, en lugar de pasar directamente a través. Las células dentro del fluido, por lo tanto tienen una mayor probabilidad de hacer contacto con el suelo del dispositivo, como se muestra por primera vez por Memhmet de tóner en el Hospital General de Massachusetts.
Los investigadores incluyendo Karnik ya han reproducido este diseño de microfluidos, el recubrimiento de piso del microchip con ciertas moléculas para atraer a las células de interés.
En su último trabajo, el equipo de Karnik utiliza el diseño en espiga de microfluidos para capturar células plasmáticas circulantes. Se recubrieron los canales de un microchip, aproximadamente del tamaño de un portaobjetos de vidrio, con CD138, un anticuerpo que también se expresa en las membranas de las células plasmáticas. El equipo entonces fluyó pequeñas muestras, 1-mililitro de sangre a través del dispositivo. Las ranuras de espiga circular la sangre en los canales de microfluidos, en donde los anticuerpos, en calidad de diminutas almohadillas de Velcro, se agarró a cualquier células plasmáticas que pasan mientras que dejan el resto del flujo de sangre fuera del dispositivo.
Una vez que se aislaron las células en el microchip, los investigadores pudieron contar las células, así como determinar los tipos de anticuerpos que segrega cada célula.
“Con la facilidad de una extracción de sangre”
Los investigadores probaron el dispositivo utilizando muestras de sangre de donantes sanos, así como pacientes con la enfermedad. Después de contar el número de células capturadas en cada muestra, se observó un número muy bajo de células plasmáticas circulantes en muestras sanas – alrededor de dos a cinco células por mililitro de sangre – frente a los recuentos sustancialmente más altos en los pacientes diagnosticados con mieloma múltiple, de aproximadamente 45 a 184 células por mililitro.
El equipo también analizó las células plasmáticas capturados para determinar el tipo de anticuerpos que producían. Las células plasmáticas pueden generar uno de los dos tipos de anticuerpos, conocidos como kappa y de tipo lambda. Además de la realización de biopsias de médula ósea, los médicos pueden analizar muestras de sangre para la relación de estos dos anticuerpos, que puede ser un indicador de cómo la enfermedad está progresando.
Karnik y sus colegas determinaron la proporción de células plasmáticas productoras de anticuerpos kappa y de tipo lambda, y los compararon con pruebas de sangre convencionales para los mismos anticuerpos, tanto para sujetos sanos y pacientes con mieloma múltiple. Alentador, se encontraron ambos conjuntos de resultados emparejados, la validación de la precisión del dispositivo de microfluidos.
Sorprendentemente, el equipo observó que los pacientes que estaban en remisión exhibieron mayores recuentos de células plasmáticas circulantes de donantes sanos. Estos mismos pacientes habían mostrado relaciones normales de los anticuerpos en análisis de sangre convencionales. Karnik dice que el nuevo dispositivo de grupo puede revelar información más sutil sobre el estado de un paciente, incluso en remisión.
“Cuando los pacientes entran en remisión, sus niveles de anticuerpos pueden parecer normales,” dice Karnik. “Sin embargo, detectamos un nivel de células plasmáticas que está por encima de la línea de base en circulación. Es difícil saber si estas células son cancerosas, pero al menos esta técnica nos da más información. Con la facilidad de una extracción de sangre, esto puede permitirnos realizar un seguimiento del cáncer de una manera mucho mejor “.
Karnik añade que, en el futuro, los investigadores pueden utilizar el diseño del grupo para realizar pruebas genéticas en las células capturadas, o para buscar mutaciones en las células que pueden caracterizar aún más la enfermedad.
“Podemos capturar y manchar estas células en el dispositivo, lo que abre la posibilidad de estudiar si existen nuevas mutaciones en las células”, dice Karnik. “Con tipos de cáncer como el mieloma múltiple, incluso para los pacientes en remisión, el cáncer puede reaparecer. Detección del nivel o mutación de células plasmáticas en la sangre podría proporcionar un método de detección temprana de estos pacientes “.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Al Jalila.
Fuente: MIT