Los biosensores son sistemas bioquímicos que determinan procesos biológicos, químicos o físicos. Estos elementos permiten detectar diferentes partículas de ADN y, en la detección de determinadas patologías, estos dispositivos biológicos son fundamentales.
Un estudio de la Universidad de California en San Diego ha revelado un nuevo hito en la detección de ADN tumoral en un organismo vivo. Los investigadores han conseguido, mediante un diseño de bacterias, secuenciar la presencia de células cancerígenas mediante mecanismos tecnológicamente avanzados.
En las pruebas iniciales, esta herramienta detectó células cancerígenas en el colon de los ratones. Este descubrimiento permite caminar hacia nuevos métodos basados en biosensores que identifiquen no solo cánceres, también otras infecciones y enfermedades de todo tipo.
"Cuando comenzamos este proyecto hace cuatro años, ni siquiera estábamos seguros de si era posible usar bacterias como sensores para el ADN de los mamíferos", explica el líder del equipo científico Jeff Hasty, profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas y Ciencias Biológicas de UC San Diego. "La detección de cánceres gastrointestinales y lesiones precancerosas es una oportunidad clínica atractiva para aplicar esta invención", añade.
Esta tecnología permite comprobar el ADN flotante a nivel genómico y comparar esas muestras con secuencias de cáncer predeterminadas
En estudios anteriores, estas bacterias se diseñaron para desarrollar otras funciones diagnósticas y terapéuticas, aunque la capacidad de identificar secuencias de ADN específicas y mutaciones era más reducida. Este nuevo ensayo, publicado en la revista Science, fue diseñado para cumplir con estos objetivos.
Los tumores pueden eliminar su ADN dejando otras células contaminadas. Esta tecnología permite comprobar el ADN flotante a nivel genómico y comparar esas muestras con secuencias de cáncer predeterminadas.
"Muchas bacterias pueden absorber ADN de su entorno, una habilidad conocida como competencia natural", afirma Rob Cooper, coautor del estudio y científico del Instituto de Biología Sintética de UC San Diego. Hasty, Cooper y el médico australiano Dan Worthley estudiaron la competencia entre las bacterias y el cáncer colorrectal, que supone la tercera causa de muerte por cáncer en Estados Unidos.
La bacteria utilizada fue Acinetobacter baylyi, una bacteria con los elementos necesarios para captar ADN y utilizar CRISPR para analizarlo
Estudiaron si las bacterias que prevalecían en el colon podrían funcionar como biosensores dentro del intestino frente al ADN de las células tumorales. Concretamente, la bacteria utilizada fue Acinetobacter baylyi, una bacteria con los elementos necesarios para captar ADN y utilizar CRISPR para analizarlo.
"Sabiendo que el ADN libre de células se puede movilizar como una señal o un insumo, nos propusimos diseñar bacterias que respondieran al ADN tumoral en el momento y lugar de la detección de la enfermedad", subraya Worthley, gastroenterólogo e investigador del cáncer de la Clínica de colonoscopia en Brisbane, Australia.
UN HITO FRENTE A LAS CÉLULAS CANCEROSAS
Junto a Susan Woods y Josephine Wright, los investigadores utilizaron Acinetobacter baylyi como sensor para identificar el ADN de KRAS, un gen que facilita la mutación de las células tumorales. Programaron la bacteria con un sistema CRISPR “diseñado para discriminar copias mutantes de las no mutadas”, explican los científicos de la Universidad de California. Únicamente las bacterias con formas mutantes de KRAS podrían responder a la enfermedad.
“Esta investigación se basa en ideas previas relacionadas con la transferencia horizontal de genes, una técnica utilizada por los organismos para mover material genético entre sí de una manera distinta a la herencia genética tradicional de padres a hijos”, aseguran desde la UCSD.
“Fue increíble cuando vi bajo el microscopio las bacterias que habían absorbido el ADN del tumor. Los ratones con tumores desarrollaron colonias bacterianas verdes que habían adquirido la capacidad de crecer en placas de antibióticos”, señala Wright.
"Hay mucho potencial para diseñar bacterias para prevenir el cáncer colorrectal, un tumor que está inmerso en una corriente de bacterias, que podría ayudar o dificultar su progresión", apunta Woods.
“Las enfermedades serán tratadas y prevenidas con células, no con pastillas. Una bacteria viva que pueda detectar ADN en el intestino es una tremenda oportunidad para actuar como centinela”
El profesor asociado Siddhartha Mukherjee de la Universidad de Columbia, que no participó en el estudio, afirma que en el futuro “las enfermedades serán tratadas y prevenidas con células, no con pastillas. Una bacteria viva que pueda detectar ADN en el intestino es una tremenda oportunidad para actuar como centinela para buscar y destruir el cáncer gastrointestinal y muchos otros cánceres”.
"Hay un futuro en el que nadie tendrá que morir de cáncer colorrectal", cree Worthley. "Esperamos que este trabajo sea útil para los bioingenieros, los científicos y, en el futuro, los médicos, en la consecución de este objetivo", concluye.