Amparo Tolosa, Genética Médica News

Biología sintética al servicio de la medicina. Investigadores de la Universidad de Zurich han desarrollado un tatuaje con células modificadas genéticamente que detecta la presencia de ciertos tipos de cáncer antes del diagnóstico convencional.

La detección temprana del cáncer es una de las acciones con mayor potencial para mejorar el pronóstico del cáncer. Permite iniciar antes un tratamiento y proporciona mayor espacio de acción para los profesionales médicos. Existe por tanto un gran interés en desarrollar métodos y técnicas que permitan detectar el cáncer lo antes posible. Especialmente, antes de que se manifiesten los síntomas o el cáncer se propague por el organismo.

El tatuaje desarrollado en la Universidad de Zurich consiste en un implante de células modificadas genéticamente para expresar una proteína capaz de detectar y estimar los niveles de calcio en la circulación sanguínea. El calcio es una molécula vital para el organismo que participa en múltiples funciones y procesos celulares y es necesaria para la formación de diversas estructuras del cuerpo. Los niveles de calcio están  estrechamente regulados nuestro organismo y  cualquier incremento o descenso es corregido en cuestión de minutos por diferentes mecanismos de regulación.

Diversos tipos de cáncer, como el cáncer de mama, de colon, de próstata, de pulmón o de riñón, tienen la propiedad de alterar el equilibrio de calcio y aumentar sus niveles en sangre hasta provocar hipercalcemia. Por esta razón, los investigadores decidieron evaluar la eficacia de utilizar un sensor sintético de calcio para detectar de forma temprana la presencia del cáncer.

El equipo desarrolló un tatuaje biomédico formado por células que incluyen dos modificaciones esenciales para su función. En primer lugar, estas células expresan de forma ectópica el receptor CaSR, una de las proteínas que intervienen en la regulación de los niveles de calcio, que actúa como sensor de esta molécula. Mediante este CaSR, optimizado por los investigadores en el tatuaje, las células son capaces de recibir información sobre los niveles de calcio en sangre. En segundo lugar, para que se visualice la detección, las células llevan incorporado otro gen que se activa únicamente cuando los niveles de calcio superan cierto límite y lleva a la producción de melanina, pigmento de color oscuro responsable del color de la piel, o del pelo. Así, cuando los niveles de calcio son elevados en sangre son detectados por CaSR y en el interior de las células del tatuaje biomédico empieza a producirse melanina, que puede ser visualizada a simple vista.

El trabajo del equipo, publicado en Science Translational Medicine, muestra que la producción de melanina por parte de las células modificadas puede verse directamente al implantarse en piel de cerdo, similar a la humana. Respecto al cáncer, el tatuaje ha sido evaluado únicamente en ratón, con resultados muy prometedores. Mediante los implantes de células modificadas para detectar el calcio el equipo ha podido detectar la presencia de células tumorales hipercalcémicas de cáncer de mama o colon introducidas en ratones. Además,  el sistema es estable y no muestra sensibilidad a fluctuaciones en los niveles de calcio de corta duración.

Los resultados del prototipo inicial apuntan a un gran potencial para la detección temprana de aquellos cánceres en los que se produce hipercalcemia. Sin duda, la principal ventaja del tatuaje sería la posibilidad de detectar el cáncer antes de que se manifiesten sus síntomas. Además, ofrece como ventaja adicional que podría ser la propia persona con el implante la que monitorizara los resultados del implante. Y si la observación del implante puede causar estrés al portador, los investigadores incluso ofrecen la posibilidad de que se modifique el sistema para que únicamente sea visible el resultado al exponer el tatuaje a una luz roja y sea un profesional médico el que lleve a cabo la revisión.

Por otra parte, tatuajes biomédicos como el desarrollado por los investigadores podrían ser utilizados en el contexto de otras enfermedades. Para ello bastaría con modificar los componentes del sistema, especialmente la molécula que es detectada como biomarcador de la enfermedad.

A pesar de los prometedores resultados todavía es temprano para hablar de ensayos clínicos para testar la eficacia del tatuaje biomédico. El grupo de investigación responsable del proyecto es demasiado pequeño para hacer frente al gasto que supondría trasladar y probar el sistema a humanos. Por esta razón,  los responsables hablan de un plazo mínimo de 10 años antes de poder llevar a cabo un ensayo a mayor escala.

Investigación original:  Tatanova A, et al. Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer. Sci Transl Med. 2018. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/scitranslmed.aap8562

Fuente: An artificial mole as an early warning sign. https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/04/artificial-mole-as-early-warning-sign.html