El chip permite a los científicos hacer algo que nunca antes han podido hacer: capturar neutrófilos fácil y rápidamente a partir de un pequeño volumen de sangre. A largo plazo, los científicos esperan poder utilizar esta tecnología para predecir qué pacientes son más propensos a desarrollar infecciones graves después de una lesión y, por lo tanto, necesitan el tratamiento más agresivo. "Hemos estado buscando marcadores biológicos de lesiones y sepsis [envenenamiento de la sangre] durante mucho tiempo", afirma Steven Calvano, investigador de la Escuela Médica Robert Wood Johnson. Calvano, que no estuvo involucrado directamente en el proyecto, afirma, "Esto podría ser una herramienta clínica muy valiosa".
Los daños a la barrera protectora de la piel, como los que se producen con las lesiones traumáticas y las quemaduras graves, hacen que los pacientes sean peligrosamente susceptibles de sufrir una infección. Los neutrófilos, los glóbulos blancos de la sangre más abundantes en el cuerpo, son uno de los primeros en responder dentro del sistema inmune. Se precipitan al sitio del daño, donde devoran las bacterias y otros invasores.
Las investigaciones recientes sugieren que estas células también desempeñan un papel sutil en el sistema inmunológico, ayudando a regular la respuesta inmune. Una reacción exagerada del sistema inmune después de una lesión puede causar una inflamación sistémica, que puede ser tan peligrosa como la infección inicial o las lesiones. Por tanto, si los investigadores pueden llegar a tener una mejor idea de cómo se comportan estas células, eso podría conducir a nuevas dianas terapéuticas para prevenir o tratar la sepsis y la inflamación. "La regulación de estas células es realmente clave para poder cambiar el objetivo del tratamiento y la respuesta global", afirma Carol Miller-Graziano, directora de los Laboratorios de Inmunobiología y Respuesta al Estrés del Centro Médico de la Universidad de Rochester. Miller-Graziano participó en el proyecto del MGH.
Hasta ahora, aislar estas células de la sangre ha sido un proceso largo y difícil a nivel técnico. Sin embargo, un novedoso chip de microfluidos desarrollado por Ken Kotz y otros colaboradores en el Centro de Ingeniería en Medicina del MGH está cambiando esta situación. En un estudio publicado por Inte et la semana pasada en la revista Nature Medicine, los investigadores demostraron que el dispositivo puede capturar las células con la misma eficacia que los métodos tradicionales, aunque en menos tiempo. También demostraron que un pequeño volumen de sangre—150 microlitros—genera suficientes células para poder llevar a cabo un análisis posterior. La investigación es parte de una subvención para un gran estudio multi-centro, financiada por los Institutos Nacionales de Salud, con el objetivo de comprender mejor la inflamación y cómo responde el cuerpo a las lesiones.
nCon el tamaño aproximado de una tarjeta de visita, el dispositivo utiliza la tecnología que el equipo desarrolló inicialmente para analizar los recuentos de células T en pacientes con VIH. Un polímero orgánico situado entre dos láminas de vidrio se talla con 16 canales, recubiertos con un anticuerpo que se une específicamente a los neutrófilos. Los anticuerpos capturan selectivamente las células a medida que la sangre fluye a través del dispositivo. El proceso de captura sólo toma unos cinco minutos, y es lo suficientemente simple como para ser realizado por una enfermera o un doctor junto a la cama del paciente. "Lo hemos diseñado para que sea lo más simple posible", afirma Kotz. Los científicos, a continuación, añaden diferentes productos químicos en el chip para aislar el ADN, las proteínas u otras moléculas, de las células. Estas moléculas son enviadas para su posterior análisis.
Un procedimiento de captura rápido es especialmente importante para los neutrófilos. Los investigadores quieren estudiar los genes y las proteínas que se activan en las células después de la lesión, y un proceso de aislamiento prolongado o arduo podría activar artificialmente algunas moléculas, o matar a las células completamente. Kotz señaló que la nueva tecnología era mucho más eficaz que los métodos tradicionales de generación de cantidades adecuadas de ARN para su posterior análisis.
Kotz y su equipo están desarrollando chips similares para capturar otros tipos de células inmunes. Ya han aislado y analizado linfocitos, las células inmunes que producen anticuerpos contra las bacterias, y ahora están trabajando en los monocitos, otro tipo de célula inmunitaria. La capacidad de separar y estudiar las diferentes células inmunitarias de forma individual dará a los investigadores una mejor idea del papel que desempeña cada célula en la respuesta inmune, y cómo podría llegarse a las distintas células si algo sale mal.