El cáncer de pulmón es la primera causa de muerte por esta enfermedad en España, con una estimación de 22.830 fallecimientos en el año 2022, según datos de la Asociación Española contra el Cáncer. Para hacerle frente, en los últimos años han surgido nuevas tecnologías, como el dispositivo con sello español que detecta el cáncer en una muestra de sangre, además de tratamientos con gran potencial. Sin embargo, el diagnóstico sigue dependiendo de los TAC o tomografías computarizadas de baja dosis, que requieren de grandes y costosas máquinas en los hospitales, lo que dificulta el descubrimiento precoz de la dolencia.

Al menos hasta ahora, porque un equipo del prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) acaba de presentar una nueva técnica que podría ayudar a diagnosticar el cáncer de pulmón de manera mucho más rápida, eficaz y barata. La solución, basada en la inhalación de sensores de nanopartículas y la realización de sencillos análisis de orina para revelar la presencia de tumores cancerígenos en los pulmones, se explica con detalle en un artículo recientemente publicado en la revista especializada Science Advances.

"En todo el mundo, el cáncer va a ser cada vez más frecuente en los países de ingresos bajos y medios. La epidemiología del cáncer de pulmón está determinada por la contaminación y el tabaquismo, por lo que sabemos que en esos entornos la accesibilidad a este tipo de tecnología podría tener una gran repercusión", explica en un comunicado de prensa su autora principal, Sangeeta Bhatia, catedrática de Ciencias de la Salud y Tecnología y de Ingeniería Eléctrica e Informática del MIT.

Vías respiratorias

Hasta la fecha, la prueba de referencia para poder detectar el cáncer de pulmon en fase temprana depende principalmente del TAC, que utiliza rayos X para producir imágenes transversales detalladas del cuerpo del paciente.

A diferencia de las radiografías comunes, lo que hacen estas máquinas es tomar muchas imágenes y combinarlas para mostrar el tamaño, la forma y la posición de cualquier tumor en el pulmón (y en otras zonas del cuerpo). En algunos casos, en los que la zona sospechosa de ser cancerígena está demasiado profunda, es necesaria una biopsia guiada por TAC para obtener una muestra de tejido para analizarla posteriormente en el laboratorio. 

Sangeeta Bhatia, catedrática de Ciencias de la Salud y Tecnología y de Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT Bryce Vickmark / MIT Omicrono

El método propuesto por el equipo liderado por Bhatia supone una auténtica revolución en ese sentido, ya que sería mucho más accesible y económica que el cribado por TAC. Para desarrollarlo, la investigadora, que también es miembro del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas del MIT, lleva más de una década desarrollando nanosensores, diminutos dispositivos que utilizan interacciones biológicas o químicas para la detección de biomoléculas.

Estos contienen elementos de reconocimiento que les permiten interactuar con una molécula diana. En el caso de los desarrollados por Bhatia, son nanopartículas poliméricas recubiertas con un 'informador', que se compara con un "código de barras de ADN", necesario para la identificación del cáncer.

La presencia en los pulmones de enzimas llamadas proteasas, que se vuelven hiperactivas ante la presencia de tumores, es lo que provoca la separación de los 'códigos de barras'. Una vez liberados, estos van acumulándose en la orina hasta que son eliminados del organismo, por lo que es un método totalmente inocuo de diagnóstico.  

Hasta ahora, existían versiones similares de estos nanosensores diseñados para detectar el cáncer en el hígado o los ovarios, pero su administración se realizaba con inyecciones intravenosas. En cambio, para el cáncer de pulmón los científicos han creado una versión que se inhala por las vías respiratorias. 

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"Cuando desarrollamos esta tecnología, nuestro objetivo era ofrecer un método capaz de detectar el cáncer con una alta especificidad y sensibilidad, y también reducir el umbral de accesibilidad, de modo que pudiéramos mejorar la disparidad de recursos y reducir la desigualdad en la detección precoz del cáncer de pulmón", explica Qian Zhong, otro de los investigadores del MIT detrás de este hallazgo.

Así, los científicos han desarrollado dos formulaciones distintas: una que se administra a través de un nebulizador, que se encarga de 'dividir' los medicamentos líquidos en muy pequeñas gotas, o en forma de polvo seco administrado con un inhalador, similar al que dispensa los medicamentos para quienes padecen asma.

Un nebulizador serviría para introducir en el cuerpo los nanosensores encargados de detectar el cáncer MIT Omicrono

A través de las vías respiratorias, los nanosensores llegan directamente a los pulmones. Allí es donde se puede producir el encuentro con las proteasas presentes en caso de que haya un tumor. Al confluir, las proteasas cancerosas son las que 'cortan' los 'códigos de barras' de ADN, que pasan al torrente sanguíneo y posteriormente a la orina.

En estos casos, para detectar la presencia de cáncer de pulmón basta con exponer a la orina del paciente unas tiras reactivas de papel que ofrecen resultados fiables en apenas 20 minutos tras obtener la muestra. "Queríamos que este ensayo estuviera disponible en el punto de atención en un entorno de bajos recursos, así que la idea era no procesar la muestra, no hacer ninguna amplificación", sostiene Bathia, haciendo innecesario un análisis de espectometría de masas, para el que sería imprescindible un equipo nada habitual en estos entornos.

Pruebas con ratones

Para comprobar la eficacia y la fiabilidad de este nuevo método de diagnóstico, los investigadores recurrieron a ratones modificados genéticamente para desarrollar tumores de pulmón similares a los humanos. A estos especímenes se les administraron los nanosensores dos meses y medio después de empezar a formarse los tumores, una etapa equivalente al estadio 1 o 2 en el caso de los humanos.

En primer lugar, se midieron los niveles de 20 sensores diferentes, capaces de detectar distintos tipos de proteasas. Para analizar cuáles podrían dar resultados de diagnóstico precisos, los investigadores usaron un algoritmo potenciado con IA e identificaron cuatro candidatos. Así fue como probaron esa combinación en los ratones y obtuvieron un resultado óptimo a la hora de detectar tumores de pulmón de forma precoz.

Diagrama de las pruebas del diagnóstico en ratones Science Advances Omicrono

Ahora, Bhatia y su equipo estudian si será necesaria la presencia de más sensores en para poder realizar un diagnóstico preciso en humanos. En cualquier caso, el objetivo se podría lograr utilizando varias tiras reactivas, cada una de ellas capaz de detectar cuatro códigos de barras de ADN diferentes.

Para ir un paso más allá, los investigadores analizarán las muestras de biopsias humanas para comprobar cómo reaccionan sus nanosensores a la presencia de tumores. Después, se espera que puedan llevar a cabo los primeros ensayos clínicos con pacientes humanos. De hecho, el laboratorio de Bathia ya está realizando ensayos de fase 1 junto con la empresa Sunbird Bio, en este caso con sensores para diagnosticar cáncer de hígado y un tipo de hepatitis no alcohólica.

El potencial de esta tecnología es enorme y serviría para acortar plazos y facilitar el acceso al cribado en zonas con pocos recursos, lo que podría reducir las altas tasas de mortalidad. "La idea sería que el paciente acudiera a la consulta y obtuviera una respuesta sobre si necesita una prueba de seguimiento o no, y que pudiéramos introducir en el sistema a los pacientes con lesiones tempranas para que pudieran someterse a cirugía curativa o recibir medicamentos que les salvaran la vida", concluye Bhatia.

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