Un grupo de investigadores pertenecientes a la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona y al Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha diseñado un dispositivo microfluídico denominado microfluidic dynamic BH3 profiling (μDBP) con capacidad para predecir la eficacia del tratamiento del cáncer de forma rápida y automatizada. Para ello emplea un número reducido de células procedentes de biopsias y no requiere personal técnico especializado.
El trabajo ha estado dirigido por Joan Montero, profesor del Departamento de Biomedicina de la UB y el IBEC, y Javier Ramón-Azcón, profesor de investigación ICREA en el IBEC. Los resultados han sido publicados en la revista npj Precision Oncology. En el estudio, que tiene como primer autor a Albert Manzano (UB-IBEC) —doctorado en la UB en 2022 con una tesis sobre medicina de precisión en la lucha contra el cáncer—, también han participado expertos de la Facultad de Física de la UB, el Instituto de Oncología Vall d’Hebron (VHIO) y el Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).
La medicina personalizada ha supuesto una auténtica revolución en el diseño de los nuevos tratamientos contra el cáncer que, además, cada vez reportan una mayor. Partiendo de la idea de que cada tumor es único y posee unas características propias, contar con indicadores predictivos de la respuesta de cada paciente al tratamiento es un gran paso adelante en oncología.
El dynamic BH3 profiling (DBP) fue desarrollado inicialmente en el laboratorio del profesor Anthony Letai —el profesor Montero fue coinventor— y patentado en 2015 por el Instituto Oncológico Dana-Farber (Estados Unidos). Se trata de uno de los primeros ensayos funcionales probado con éxito para predecir el tratamiento en diversos tipos de cáncer. Este sistema pone en contacto las células cancerosas con diferentes opciones terapéuticas para identificar ex vivo y de forma rápida las que podrían ser más efectivas para eliminar el tumor. Conceptualmente, es muy similar a los antibiogramas que se utilizan per identificar antibióticos para tratar infecciones bacterianas.
“El DBP se ha utilizado para identificar la eficacia de tratamientos a escala preclínica y clínica en muchos tipos de cáncer diferentes, tanto sólidos como líquidos. Estos estudios han utilizado líneas celulares, modelos animales y muestras primarias con una gran capacidad predictiva en todos los casos. Sin embargo, este ensayo todavía no se ha aplicado de forma generalizada en los hospitales”, explica Joan Montero.
"El DBP se ha utilizado para identificar la eficacia de tratamientos a escala preclínica y clínica en muchos tipos de cáncer diferentes, tanto sólidos como líquidos"
“De momento varios estudios han encontrado una buena correlación entre los resultados del DBP y la respuesta clínica en muestras primarias de leucemia. Actualmente hay diversos ensayos clínicos abiertos, con los que esperamos que esta tecnología se pueda implementar en los hospitales en los próximos años para mejorar las terapias oncológicas”, añade.
PREDECIR LA RESPUESTA CON POCAS CÉLULAS CANCEROSAS
El nuevo dispositivo resuelve diversos retos de los ensayos funcionales: reduce el número de células cancerosas necesarias para probar posibles terapias ex vivo y automatiza el proceso para facilitar su aplicación clínica sin personal técnico especializado.
“Una de las principales limitaciones del DBP es el número de células necesarias para poder realizar el ensayo. Cuando se hace una biopsia a un paciente, el número de células tumorales obtenidas es muy limitado, lo que no permite hacer un estudio con muchos tratamientos diferentes y limita la capacidad de identificar uno que sea eficaz”, indica por su parte Albert Manzano.
Cuando se recibe una biopsia, la muestra se disocia para obtener células individuales utilizando un tratamiento mecánico y enzimático. Una vez procesada, la muestra se filtra para obtener células individuales que después se someterán a los tratamientos deseados y sembradas en el dispositivo microfluídico.
"Este sistema automatizado permite obtener información personalizada del paciente y del tratamiento"
“Gracias a nuestra plataforma microfluídica μDBP, que está dotada de pequeños pozos para sembrar las células, podemos reducir el número de células requeridas para probar un tratamiento. Se trata de una innovación decisiva para aumentar el número de fármacos que se pueden evaluar”, argumenta Manzano.
SISTEMA RÁPIDO Y COMPLETAMENTE AUTOMATIZADO
Este trabajo es el primero en el que se aplica la microfluídica para realizar el ensayo funcional del DBP. A diferencia de métodos empleados hasta la fecha, como el high-throughput DBP con placas y dispensadores automáticos para probar centenares de tratamientos, el nuevo dispositivo μDBP está orientado a probar tratamientos in situ de forma muy rápida ( lo que evita el deterioro de las muestras), sencilla y automatizada, sin la necesidad de maquinaria costosa o personal especializado.
“La mayor ventaja del dispositivo μDBP es también la automatización de todo el proceso, que ayudaría a implementar esta metodología funcional a escala clínica. En conjunto, todas estas ventajas facilitarían la adopción del DBP en los hospitales como ensayo rutinario”, exponen sus creadores.
“Hemos desarrollado esta nueva herramienta con la idea de ponerla al alcance de los oncólogos. Este sistema automatizado permite obtener información personalizada del paciente y del tratamiento”, concreta Javier ramón-Azcón.
Tal como detalla el equipo: “Continuaremos trabajando con nuestros colaboradores clínicos para analizar muestras de pacientes y adaptar esta metodología para mejorar el tratamiento personalizado de múltiples tipos de cáncer en beneficio de todos los pacientes oncológicos”.