Mucho antes de que el cáncer sea visible en los escáner de detección de imágenes médicas, sus células liberan pequeñas cantidades de proteínas reveladoras a la sangre. Los investigadores están desarrollando maneras para detectar esas proteínas, generalmente marcándolas con etiquetas fluorescentes. Pero mientras que todas las muestras biológicas tienen algo de fluorescencia de fondo, virtualmente no tienen fondo magnético. La detección de proteínas magnéticas, entonces, podría producir una señal muy clara, comenta Shan Wang, profesor de ciencias de materiales e ingeniería e ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford.
Otro método para la detección temprana del cáncer involucra dispositivos que atrapan las proteínas del cáncer con la punta de nanoestructuras que vibran y miden cómo afecten el flujo de una corriente eléctrica. Pero como el dispositivo de Stanford utiliza un fenómeno físico que ya es la base de objetos electrónicos de uso masivo, podría ser más fácil producirlos masivamente. Wang dice que “esta es una de las cosas que harán que esta tecnología sea exitosa: no hay que demostrar la posibilidad de fabricarla. El desafío está en combinarlo con la bioquímica”.
El dispositivo de Wang aprovecha la magnetorresistencia gigante, un fenómeno que hizo que sus descubridores ganaran el Premio Nobel de física de 2007. El dispositivo está montado sobre un chip de silicio con un conjunto de 64 sensores magnéticos llamados válvulas de giro. Cada válvula está recubierta con un anticuerpo diferente, una molécula cebada para unirse a una proteína de cáncer en particular. Cuando se expone el chip al suero sanguíneo, las proteínas buscadas se unen a los anticuerpos. Entonces, Wang agrega una solución de nanopartículas magnéticas, también unidas a anticuerpos, que se adhieren a las proteínas capturadas. El campo magnético de las nanopartículas capturadas cambia la resistencia de la válvula de giro que está debajo de un modo que se puede medir, y a Wang esto le permite determinar la concentración de proteínas de cáncer en el suero.
En las pruebas en las cuales el prototipo de Stanford buscó proteínas de cáncer, incluyendo un marcador de cáncer de colon, se registraron dos magnitudes más de sensibilidad que en la técnica estándar para detectar proteínas en sangre que utilizan un sándwich de captura de anticuerpos similar, en combinación con marcadores fluorescentes.
La idea de utilizar detección magnética para detectar biomarcadores se originó con David Baselt, un investigador del Laboratorio de Investigación Naval de EEUU. Pero el uso que hace el grupo de Stanford de las nanopartículas magnéticas “acelera claramente el proceso”, expresa David Walt, un profesor de química de la Universidad Tufts. En el Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, el grupo de Wang describe la detección de siete marcadores de cáncer en suero en tan sólo 30 minutos. Walt dice que “los resultados con el suero sugieren que el método promete”.
El año que viene, Philips, el gigante de la electrónica, piensa comercializar el dispositivo portátil que usa nanopartículas magnéticas. El dispositivo captura moléculas en la saliva que indican la ingestión de drogas y utiliza imanes para crear una simple imagen.
Pero Marc Porter, un profesor de ingeniería química de la Universidad de Utah, está seguro de que la magnetorresistencia va a ser una herramienta importante para diagnosticar enfermedades complejas como el cáncer y las enfermedades cardíacas donde lecturas más sensibles de varias proteínas (no de una sola) conducirán a un diagnóstico mejor. Junto con el investigador Michael Granger de Utah, Porter está desarrollando un escáner para biomarcadores que funciona más como el disco rígido de un ordenador que el de Wang, al escanear un cabezal magnetoresistente sobre muestras biológicas marcadas magnéticamente. Porter y Granger también piensan crear una empresa para comercializar su escáner.
Wang añade que los escáner magnéticos deben ser mucho más baratos que los escáner estándar con bio-marcador. El instrumento que lee la salida del chip de Wang es más pequeño que los sistemas ópticos que se necesitan para leer señales fluorescentes, y probablemente cueste menos de $ 10.000. Otros investigadores que trabajan con sistemas de detección de biomarcadores que utilizan microfluídica, apuntan a sistemas todavía más pequeños y más baratos que pueden aplicarse en este área. Pero Wang asegura que su sistema se integrará bien a la infraestructura hospitalaria existente.
Wang dice que MagArray está presentando una solicitud ante el Departamento de Medicación y Alimentos para realizar ensayos clínicos con el escáner de cáncer a fin de comparar los niveles de proteínas en sangre de personas saludables con los que padecen cáncer. “En este momento, el área de los biomarcadores todavía está en desarrollo. Todavía no queda claro qué significa la abundancia relativa de bio-marcadores”, concluye Wang.