Un dels grans desafiaments en la lluita contra el càncer és el disseny de noves tecnologies per al tractament personalitzat. En funció de les característiques moleculars de cada tumor —mutacions en l’ADN i d’altres—, la medicina de precisió vol facilitar que els pacients oncològics, tant adults com pediàtrics, puguin rebre un tractament personalitzat i adequat a la seva patologia. Però, és possible saber si un pacient pot beneficiar-se o no d’un tractament, abans d’iniciar-lo?
Un equip d’experts de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la Universitat de Barcelona ha dissenyat un dispositiu microfluídic anomenat microfluidic dynamic BH3 profiling (μDBP) que prediu l’eficàcia del tractament del càncer de manera ràpida i automatitzada, utilitzant un nombre reduït de cèl·lules procedents de biòpsies i sense requerir personal tècnic especialitzat.
El treball, publicat a la revista npj Precision Oncology, l’han dirigit Joan Montero, professor del Departament de Biomedicina de la UB i l’IBEC, i Javier Ramón Azcón, professor de recerca ICREA a l’IBEC. En l’estudi, que té com a primer autor Albert Manzano (UB-IBEC), que es va doctorar a la UB el 2022 amb una tesi sobre medicina de precisió en la lluita contra el càncer, també hi han participat experts de la Facultat de Física de la UB, l’Institut d’Oncologia Vall d’Hebron (VHIO) i el Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa de Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN).
Medicina de precisió en la lluita contra el càncer
La medicina personalitzada ha revolucionat la manera de dissenyar tractaments contra el càncer, que cada vegada són més eficaços. Si considerem que cada tumor és únic i té característiques pròpies, poder disposar d’indicadors predictius de la resposta de cada pacient al tractament és un gran pas endavant en oncologia. El dynamic BH3 profiling (DBP) es va desenvolupar inicialment al laboratori del professor Anthony Letai —el professor Montero en va ser coinventor— i el va patentar l’Institut Oncològic Dana-Farber (Estats Units) l’any 2015. Va ser un dels primers assajos funcionals provat amb èxit per predir el tractament en diversos tipus de càncer.
Aquest sistema posa en contacte les cèl·lules canceroses amb diferents opcions terapèutiques per identificar ex vivo i de manera ràpida les que podrien ser més efectives per eliminar el tumor. Conceptualment, és molt similar als antibiogrames que s’utilitzen per identificar antibiòtics per tractar infeccions bacterianes.
«El DBP s’ha utilitzat per identificar l’eficàcia de tractaments a escala preclínica i clínica en molts tipus de càncer diferents, tant sòlids com líquids. Aquests estudis han fet servir línies cel·lulars, models animals i mostres primàries amb una gran capacitat predictiva en tots els casos. Tot i així, aquest assaig encara no s’ha aplicat de manera generalitzada als hospitals», detalla el professor Montero.
«De moment —afegeix— diversos estudis han trobat una bona correlació entre els resultats del DBP i la resposta clínica en mostres primàries de leucèmia. Actualment hi ha diversos assajos clínics oberts, amb els quals esperem que aquesta tecnologia es pugui implementar als hospitals en els propers anys per millorar les teràpies oncològiques».
Predir la resposta terapèutica amb poques cèl·lules canceroses
Ara, el nou dispositiu microfluídic de DBP —conegut com μDBP— resol diversos reptes dels assajos funcionals: redueix el nombre de cèl·lules canceroses necessàries per provar possibles teràpies ex vivo i automatitza el procés per tal de facilitar-ne l’aplicació clínica sense personal tècnic especialitzat.
«Una de les principals limitacions del DBP és el nombre de cèl·lules necessàries per poder fer l’assaig. Quan es fa una biòpsia a un pacient, el nombre de cèl·lules tumorals obtingudes és molt limitat, cosa que no permet fer un estudi amb gaire tractaments diferents i limita la capacitat d’identificar-ne un d’eficaç», explica l’expert Albert Manzano.
Quan es rep la mostra d’una biòpsia, es dissocia per poder obtenir-ne cèl·lules individuals fent servir un tractament mecànic i enzimàtic. Un cop processada, la mostra es filtra per obtenir-ne cèl·lules individuals que, després, se sotmeten als tractaments pertinents i se sembren en el dispositiu microfluídic.
«Gràcies a la nostra plataforma microfluídica μDBP, que està dotada de petits pous per sembrar les cèl·lules, podem reduir el nombre cèl·lules requerides per provar un tractament. Es tracta d’una innovació decisiva per augmentar el nombre de fàrmacs que es poden avaluar», afegeix Manzano.
Un sistema ràpid i completament automatitzat
Aquest és el primer treball en què s’aplica la microfluídica per fer l’assaig funcional del DBP. A diferència d’altres versions desenvolupades fins ara, com el high-throughput DBP (Bhola et al., Science Signaling, 2020), amb plaques i dispensadors automàtics per provar centenars de tractaments, el nou dispositiu μDBP està orientat a provar tractaments in situ de manera molt ràpida —cosa que evita el deteriorament de les mostres—, senzilla i automatitzada, sense la necessitat de maquinària costosa o personal especialitzat.
«El màxim avantatge del dispositiu μDBP és també l’automatització de tot el procés, que ajudaria a implementar aquesta metodologia funcional a escala clínica. En conjunt, tots aquests avantatges facilitarien l’adopció del DBP als hospitals com a assaig rutinari», detallen els experts.
«Hem desenvolupat aquesta nova eina amb la idea de posar-la a l’abast dels oncòlegs. Aquest sistema automatitzat permet obtenir informació personalitzada del pacient i del tractament», detalla Javier Ramón Azcón (IBEC).
Nanotecnologies: una revolució en biomedicina
La nanotecnologia —en especial l’aplicació de la microfluídica a diferents processos— està impulsant diverses millores en el disseny d’aquests dispositius per reduir la quantitat de reactius, abaratir els costos econòmics, automatitzar processos o bé augmentar la capacitat d’anàlisi de certes metodologies, com ara el DBP.
Actualment, l’equip treballa en el disseny d’un nou prototip amb més millores tècniques per facilitar l’anàlisi per DBP i obtenir més evidències experimentals amb mostres primàries que en demostrin la utilitat clínica per millorar el tractament de diversos càncers, tant pediàtrics com d’adults.
L’equip detalla: «Continuarem treballant amb els nostres col·laboradors clínics per tal d’analitzar mostres de pacients i adaptar aquesta metodologia per millorar el tractament personalitzat de múltiples tipus de càncer, en benefici de tots els pacients oncològics».
Article referenciat:
Manzano-Muñoz, A.; Yeste, J.; Ortega, M.A.; Martín, F.; López, A.; Rosell, J.; Castro, S.; Serrano, C.; Samitier, J.; Ramón-Azcón, J.; Montero, J. “Microfluidic-based dynamic BH3 profiling predicts anticancer treatment efficacy”. npj Precision Oncology, December 2022. Doi: 10.1038/s41698-022-00333-0
