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Default @ May 28, 2013

La captura de cáncer: Una nueva y poderosa técnica para el diagnóstico precoz

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A pesar de impresionantes avances médicos, el cáncer sigue siendo una causa de muerte y la carga abrumadora para los sistemas de salud, haciendo que más de medio millón de muertes por año, con un costo proyectado de 174 mil millones dólares en 2020, según el Instituto Nacional del Cáncer. La reducción de las pérdidas humanas y económicas requerirán el diagnóstico y la intervención en las primeras etapas de la enfermedad, cuando existe el mejor pronóstico para una cura.

La captura de cáncer: Una nueva y poderosa técnica para el diagnóstico precoz

Stephen Albert Johnston fotografiado delante de los monitores de ordenador que muestra retratos de la actividad inmune conocido como immunosignatures. Johnston dirige el Centro de Biodesign para Innovaciones en Medicina.

Crédito: Imagen cortesía de la Universidad Estatal de Arizona

En los últimos años, la investigación agresiva e inversiones financieras sustanciales se han dirigido al descubrimiento de indicadores pre-sintomáticos de cáncer, conocidos como biomarcadores. Pero como el autor principal Phillip Stafford y sus colegas del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona hacen hincapié en un nuevo estudio, la búsqueda de biomarcadores de cáncer se ha visto obstaculizada por una serie de factores.

En la investigación que aparece en la edición de hoy de las Actas de revistas de la Academia Nacional de Ciencias, Stafford y su equipo describen una técnica innovadora para la detección temprana de la enfermedad, lo que ellos llaman immunosignaturing.

"Durante años hemos visto resultados notables desde immunosignatures, pero la introducción de la tecnología para la comunidad científica ha requerido mucha paciencia", dice Stafford. Stafford es investigador en el Centro de Biodesign para Innovaciones en Medicina, que es co-dirigida por Stephen Albert Johnston, quien también es uno de los co-autores del nuevo estudio.

Hasta la fecha, sólo un puñado de biomarcadores de cáncer han recibido aprobación de la FDA para su uso clínico y biomarcadores incluso aprobados a veces son de utilidad limitada. Los problemas son numerosos. La respuesta inmune del cuerpo al cáncer es compleja, heterogénea y difiere de paciente a paciente, así como dependiendo dependiendo del tipo de cáncer y el estadio.

Biomarcadores individuales a menudo carecen de la sensibilidad y resolución para el diagnóstico y diagnóstico moléculas positivas, incluyendo ARN, ADN, proteínas o péptidos están a menudo presentes en cantidades infinitamente pequeñas, después de diluir en el torrente sanguíneo, por lo que la detección precisa especialmente difícil. Los esfuerzos de investigación Vastas pesar de los esfuerzos por establecer mejores balizas pre-sintomáticos de la enfermedad han sido decepcionantes.

Immunosignatures adoptan un enfoque diferente. En lugar de utilizar un paradigma reduccionista biomarcador, se basa en un sistema de multiplexado en la que se perfila la totalidad de la población de anticuerpos que circulan en la sangre en un momento dado.

La técnica se basa en un microarray que consiste en miles de péptidos de secuencia al azar, impresos en un portaobjetos de vidrio. (Los péptidos utilizados son 20 cadenas de aminoácidos de unidades, compuestas al azar.)

Cuando una pequeña gota de sangre, (menos de se necesita un microlitro), se extiende por el microarray, los anticuerpos en la sangre se unen selectivamente con péptidos individuales, formando un retrato de la actividad inmune - una immunosignature.

Debido a que las secuencias de péptidos son aleatorios y no relacionado con ningún antígenos de la fiebre de origen natural, los autores se refieren a immunosignatures como "enfermedad agnóstico", que significa que una única plataforma es potencialmente aplicable a múltiples tipos de enfermedades. Esta es una mejora sustancial sobre bioensayos altamente específicos que sólo pueden poner a prueba para un único anticuerpo biomarcador, a menudo con una identificación errónea sustancial o sensibilidad inadecuada.

El estudio actual pone immunosignatures a la prueba, evaluando la capacidad de la técnica para identificar varios tipos de enfermedades. El equipo de primera "entrenado" el sistema para calibrar los resultados y establecer immunosignatures de referencia, utilizando 20 muestras de cada uno de cinco cohortes de pacientes con cáncer, junto con 20 pacientes sin cáncer. Una vez establecidos immunosignatures de referencia, la técnica se puso a prueba en la evaluación ciega de 120 muestras independientes que cubren las mismas enfermedades. Los resultados demuestran un 95 por ciento de exactitud.

A fin de evaluar la capacidad diagnóstica de immunosignaturing, más de 1500 muestras históricas que comprenden 14 enfermedades diferentes, incluyendo 12 tipos de cáncer fueron probados. En este caso, el 75 por ciento de las muestras se utilizaron en la fase de entrenamiento y el 25 por ciento restante se sometió a prueba ciega.

Sorprendentemente, se consiguió una precisión de diagnóstico promedio de más de 98 por ciento, lo que demuestra la idoneidad de immunosignaturing para la clasificación simultánea de múltiples enfermedades.

En concreto, en un ensayo experimental, los investigadores fueron capaces de detectar y distinguir un complejo, heterogéneo enfermedad - IV el cáncer de mama en estadio, en relación con otros 4 tipos de cáncer y controles sanos. En el segundo ensayo, 14 enfermedades separadas fueron distinguidos el uno del otro, así como de los controles sanos, a través de immunosignatures. Entre los tipos de cáncer sometidos a ensayo fueron 3 etapas diferentes de cáncer de mama, cánceres de cerebro diferentes 4, 2 enfermedades de páncreas, cáncer de ovario y 2 cánceres de la sangre diferentes.

El estudio hace hincapié en el hecho de que la incidencia de cáncer constituye un desafío global sin precedentes a la infraestructura sanitaria, sobre todo en las poblaciones cara envejecimiento. Detección y tratamiento de cáncer precoz se debe dar máxima prioridad a fin de abordar adecuadamente los aumentos proyectados en los casos de cáncer.

Immunoisignatures proporcionan un medio atractivo para la captura de complejidad de la enfermedad, que ofrece una notable mejora en la detección sobre los métodos tradicionales en los que los eventos de reconocimiento de uno-a-uno moleculares se miden y sólo uno o un pequeño número de analitos pueden ser evaluados.

Además del problema de la dilución de analitos medibles en las pruebas convencionales, los autores subrayan la considerable heterogeneidad de cáncer, que se traduce en complejidad a nivel molecular que tiende a evadir la caracterización cuando se evalúan sólo unos pocos analitos diana.

El chip micromatriz utilizado para el estudio actual contiene 10.000 impreso, péptidos de secuencia aleatoria, que sirven el papel de antígenos de la fiebre artificiales utilizados para sondear los anticuerpos presentes en la sangre. El hecho de que los péptidos de secuencia al azar no están relacionados estructuralmente a los antígenos naturales permite la matriz para llevar a cabo como una especie de todos los fines de diagnóstico, capaz de producir un perfil de anticuerpos o immunosignature, independientemente de la enfermedad subyacente en cuestión.

Cuando se graba una immunosignature particular, algunos de la actividad de anticuerpos observada se refiere a señales presentes en la mayoría de los individuos de unión; algunos son únicos a individuos particulares. En el caso de la enfermedad subyacente sin embargo, un subconjunto de las señales de unión será el resultado de antígenos relacionados con la enfermedad comunes a la mayoría de las personas con la misma enfermedad, haciendo que los resultados altamente reproducible.

La presencia de 10.000 péptidos en cada chip micromatriz permite para la sensibilidad mejorada, debido al gran número de diferentes señales de posibles provocados. La tecnología también es muy flexible en términos de manipulación y procesamiento. Una muestra de sangre seca, se recogió en papel de filtro y enviado a un centro de estudio se puede utilizar para generar una immunosignature, permitiendo vigilancia de la salud frecuente a bajo costo.

Además, una mejora significativa en immunosignaturing sensibilidad y precisión se puede lograr a través de la nueva tecnología chip. El grupo está desarrollando actualmente un péptido impresa con> 100.000 péptidos.