LOCUS2

Objetivos

El proyecto coordinado propone la optimización de una tecnología ultrasónica lab-on-chip recientemente desarrollada y validada por los grupos solicitantes para detectar, aislar y cuantificar células tumorales circulantes en sangre periférica. Es una técnica no invasiva que mantiene la viabilidad de las células para su posterior análisis molecular. El objetivo de este proyecto, continuación de otro en curso, es aumentar su rendimiento hasta valores superiores al 90% para satisfacer los protocolos oncológicos de pronóstico basados en cuantificacion de CTCs y proceder a la aplicación clínica. Un evento crucial en la historia natural de gran parte de los tumores sólidos es la invasión de los vasos sanguíneos por las células tumorales, como inicio del proceso de la metastatización. La posibilidad de detección, cuantificación y caracterización de las células tumorales circulantes en sangre periférica (CTC) puede ayudar en la predicción temprana de recidivas, en el diseño de un tratamiento a la medida y en la monitorización de la respuesta al mismo, es decir, a una mayor eficiencia en el manejo clínico de los pacientes oncológicos. Además de significar un factor pronóstico de la enfermedad, capaz de sustituir a la biopsia de recidiva o de metástasis, cuando ésta se considere necesaria, evitando la dificultad, molestias y morbilidad que ocasiona. El análisis de CTC puede aportar una mayor eficiencia en el manejo clínico de los pacientes oncológicos como método de detección precoz.

La tecnología de separación ultrasónica se basa en la capacidad de los ultrasonidos para arrastrar determinadas células en un medio fluido hacia zonas del medio previamente definidas en función de la frecuencia e intensidad de la onda, generando su concentración y posterior aislamiento, aun cuando estén altamente diluidas, como ocurre habitualmente en el caso de células cancerígenas circulantes en sangre. Ya construido y validado el primer sistema de separación ultrasónica de CTCs, se proyecta una optimización del mismo para obtener un microseparador celular de alto rendimiento, incluyendo actuadores piezoeléctricos estratégicos para la separación selectiva óptima de las células. Se incluirán sensores de campo acústico, de flujo, térmicos y dispositivos para la microfilmación para medir y controlar las condiciones reales de operación del dispositivo y poder ajustar con precisión los parámetros eléctricos y termohidrodinámicos de operación. El nivel de optimización requerido para proceder a la aplicación clínica del dispositivo es tan elevado (superior al 90%) que requiere una investigación numérica de alta precisión, incluyendo modelización de resonadores lineales y no lineales, y una revisión profunda de la Fuerza de radiación inducida acústicamente en el canal, mecanismo que gobierna la dinámica acústica de las células y fluídica a través del chip.

Posteriormente, se pondrá a punto la técnica y se estudiará su eficacia y sensibilidad, tanto en pruebas con diluciones seriadas de células tumorales con cantidades fijas de linfocitos, como en muestras sanguíneas de pacientes oncológicos. También se propone un estudio de la compresibilidad celular de CTCs y glóbulos blancos, como parámetro diferenciador mediático para la optimización. Además, se analizará la correlación entre esta propiedad y el citoesqueleto celular de las CTCs.

Uno de los aspectos más relevantes de la tecnología ultrasónica separadora, ya en desarrollo, es la no invasividad que, a diferencia de las demás técnicas desarrolladas para detección de células tumorales (incluyendo las más recientes), no requiere la introducción en la muestra sanguínea de ningún elemento ajeno a la misma para proceder al aislamiento selectivo celular. Así se mantiene la viabilidad celular para posteriores análisis biomoleculares.

Participantes

Hospital Universitario de Elche, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Universidad de Mondragón, Universidad Rey Juan Carlos e IKERLAN-IK4.

Duración

• 2012 – 2014

Financiación

• MICINN – Subprograma de proyectos de investig. no orientada. Nº exp. BIO2011-30535-C04-03

Contacto

• María Tijero