NATURALEZA

Como sabuesos, los gusanos están olfateando los cánceres humanos

Por extraño que parezca, los gusanos algún día podrían desempeñar un papel clave en la lucha contra el cáncer. ¿Cómo?

Las células de cáncer de pulmón parecen oler delicioso para una especie de gusanito. Ahora, los científicos están utilizando ese encanto para construir una nueva herramienta retorcida para detectar el cáncer. Los investigadores esperan que este nuevo dispositivo de «gusano en un chip» proporcione algún día una forma fácil e indolora de detectar enfermedades tempranas.

Este video muestra ondulantes C. elegans eligiendo lados en esta herramienta de diagnóstico de cáncer de «gusano en un chip». Primero vemos el centro del chip, donde se depositan los gusanos. Luego, el video se escanea de lado a lado. Muestra que el lado izquierdo tiene más gusanos que el lado derecho. El video se graba a través de un microscopio.

El gusano que busca el cáncer en cuestión es el gusano redondo común, Caenorhabditis elegans. Con casi un milímetro (0,04 pulgadas) de largo, C. elegans es fácil de instalar en un chip de mano. Para construir ese sistema de chips, los investigadores crearon lo que parece un portaobjetos de microscopio. Tiene tres grandes muescas, o pozos. Las células humanas sanas se colocan en un pozo en un extremo. Las células de cáncer de pulmón van a un pozo en el otro extremo. Los gusanos van en el pozo del medio. Desde allí, pueden olfatear las células en cualquier extremo. En los experimentos, los gusanos hambrientos tendían a retorcerse hacia el extremo que contenía células enfermas.

Se ha informado «que los perros pueden olfatear a las personas que tienen cáncer de pulmón», dice Paul Bunn. Es un investigador del cáncer de la Universidad de Colorado en Aurora que no participó en el trabajo. “Este estudio”, dice, “es otro paso en la misma dirección”.

Cada chip emplea unos 50 gusanos. “Alrededor del 70 por ciento de los gusanos se mueven hacia el cáncer”, dice Shin Sik Choi. Es un biotecnólogo que ayudó a desarrollar el sistema de gusano en un chip en la Universidad de Myongji en Seúl, Corea del Sur. Con entrenamiento, Choi sospecha que se puede aumentar la capacidad de los gusanos para detectar el cáncer.

El equipo con sede en Seúl presentó su nuevo gusano en un chip el 20 de marzo en la reunión de primavera de la American Chemical Society. Se llevó a cabo en San Diego, California.

una foto de una mano enguantada azul sosteniendo una diapositiva
Esta diapositiva de «gusano en un chip» funciona colocando C. elegans gusanos en el centro. Cuando las células de cáncer de pulmón se colocan en un extremo del portaobjetos y las células sanas en el otro, los gusanos se mueven hacia un lado para emitir su voto sobre qué extremo contiene las células enfermas.Nari-jang

Súper olfateadores retorcidos

Nadie puede leer un C. elegans mente de gusano. Por lo tanto, es imposible decir con certeza por qué estas pequeñas criaturas encuentran atractivas las células cancerosas. Pero Choi cree que el aroma es una apuesta bastante segura. “En la naturaleza”, explica, “una manzana podrida en el suelo es el mejor lugar donde podemos encontrar los gusanos”. Y las células cancerosas liberan muchas de las mismas moléculas de olor que esa manzana podrida.

C. elegans tiene un sentido del olfato bastante agudo, dice Viola Folli. Estudia neurociencia en la Universidad Sapienza de Roma en Italia. Al igual que el equipo coreano, ella investiga C. elegans‘ destreza para oler el cáncer. Y está usando lo que aprende para desarrollar un sensor de detección de cáncer. Aunque estos gusanos no pueden ver ni oír, señala Folli, pueden oler tan bien como los perros. En realidad, C. elegans tiene aproximadamente la misma cantidad de genes para la detección química que los mamíferos conocidos por su gran sentido del olfato, como los perros o los ratones.

Eso es bastante impresionante, considerando C. elegans cuenta con solo 302 células nerviosas en todo su cuerpo, mientras que el cerebro humano solo contiene alrededor de 86 mil millones.

La simplicidad de los gusanos incluso ha permitido a los científicos identificar la célula nerviosa exacta que reacciona a los aromas de las células cancerosas. Enrico Lanza, un físico que estudia neurociencia con Folli, hizo esto ajustando genéticamente algunos de los ondulantes para que cuando una neurona específica se activaba, se encendía. Luego expuso los gusanos a las células enfermas y las examinó bajo un microscopio, en busca de células que brillan en la oscuridad.

C. elegans es transparente”, dice Lanza. “Así que si algo se enciende dentro [it]…puedes detectarlo desde el exterior.” Y algo se iluminó: una sola neurona radiante ubicada en un extremo de C. elegans. Lanza tomó una foto.

una imagen que muestra una neurona brillante en un gusano C. elegans
Esta imagen muestra la neurona brillante en un C. elegans gusano que responde al olor a cáncer de mama en la orina. La barra de escala mide 10 micrómetros (394 millonésimas de pulgada) de largo.E. Lanza

Pero qué olores emanan de las células cancerosas C. elegans¿Las células nerviosas se iluminan así? Choi cree que su equipo pudo haber identificado algunos de los compuestos responsables. Esos productos químicos se conocen como compuestos orgánicos volátiles o COV, y son emitidos por las células cancerosas. Uno que podría atraer C. elegans es un COV con aroma floral conocido como 2-etil-1-hexanol.

Para probar esta idea, el equipo de Choi usó una cepa especial de C. elegans. Estos gusanos habían sido modificados genéticamente para que carecieran de receptores para las moléculas de olor de 2-etil-1-hexanol. mientras es normal C. elegans preferían las células cancerosas a las sanas, los gusanos genéticamente modificados no. Esto insinuó que el 2-etil-1-hexanol juega un papel clave en atraer gusanos a las células enfermas.

Este hallazgo “tiene mucho sentido, porque sabemos que los cánceres emiten firmas de VOC”, dice Michael Phillips. No participó en la investigación. Pero él está desarrollando pruebas de detección de cáncer en Menssana Research en Fort Lee, Nueva Jersey. Algunas de las investigaciones recientes de Phillips han demostrado que los COV en el aliento pueden ayudar a predecir el riesgo de cáncer de mama. Ese estudio apareció en La investigación del cáncer de mama y el tratamiento en 2018.

Escultismo contra el cáncer

C. elegansLa capacidad de detectar células cancerosas en el actual sistema de gusano en un chip es un buen comienzo. Pero ahora, Choi quiere ver si estos gusanos pueden olfatear el cáncer cuando no se exponen directamente a las células enfermas. Tal vez los gusanos podrían captar un olorcillo de COV emitidos por el cáncer en la saliva, la sangre o la orina. Los médicos podrían usar una prueba de este tipo para detectar el cáncer de pulmón sin tener que tomar muestras de células de un paciente.

La investigación de Phillips sobre los COV relacionados con el cáncer en el aliento sugiere que esta idea es prometedora. La investigación de Folli también lo hace. El año pasado, su equipo informó que C. elegans Prefería la orina de pacientes con cáncer de mama a la orina de personas sanas. Esa investigación apareció en Informes científicos.

Estas pruebas no invasivas podrían dar a los médicos una ventaja en la lucha contra el cáncer. Muchos pacientes con cáncer de pulmón, por ejemplo, no son diagnosticados antes de que su enfermedad se haya propagado y se vuelva difícil de tratar. Algunas herramientas de detección, especialmente las tomografías computarizadas, pueden detectar el cáncer de pulmón en forma temprana. Pero las radiografías de los escáneres traen nuevos problemas. “Cuantas más tomografías computarizadas recibes”, dice Bunn, “más radiación recibes”. Y esa radiación en sí misma puede conducir al cáncer. Es por eso que los médicos no quieren hacer estas exploraciones a menos que sospechen de una enfermedad.

Una prueba de saliva u orina de gusano en un chip podría proporcionar una alternativa más segura. “¿No sería bueno tener [such] una prueba de detección? Bunn dice. «¿Incluso si no es tan preciso como una tomografía computarizada?» Como mínimo, podría señalar quién podría beneficiarse más de esas tomografías computarizadas.

Phillips está de acuerdo. Utiliza su analizador de aliento, BreathX, en el Reino Unido para detectar el cáncer. Él dice que diferentes células cancerosas liberan una mezcla diferente de COV. Cada patrón es como una huella dactilar. Algunas otras enfermedades también liberan COV. Usando respiraciones exhaladas, «vemos huellas dactilares completamente diferentes para el cáncer de mama en comparación con la tuberculosis», dice Phillips. La huella dactilar de VOC, dice, cambia con cada enfermedad.

Ni BreathX ni el dispositivo worm-on-a-chip están destinados a diagnosticar el cáncer. “Nunca le diría a una mujer que tiene cáncer de mama basándome en los resultados de una prueba de aliento”, dice Phillips. O, agrega, una prueba de gusano en un chip. Él cree que el valor de esta tecnología es proporcionar una forma inofensiva y de bajo costo para detectar personas con alto riesgo de enfermedad. Esas herramientas podrían ayudar a encontrar el cáncer temprano, cuando aún se puede extirpar por completo o tratar de manera efectiva.

Esta es una de una serie que presenta noticias sobre tecnología e innovación, posible gracias al generoso apoyo de la Fundación Lemelson.

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