Lenguas electrónicas para detectar cáncer de próstata y de vejiga

Investigadores de la Universitat Politècnica de València y el IIS La Fe, integrados en la Unidad Mixta en Nanomedicina y Sensores impulsada por ambas instituciones, y el CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) han desarrollado a escala de laboratorio un nuevo sistema de bajo coste para el diagnóstico no invasivo de cáncer de próstata y vejiga. Se trata de un equipo de lenguas electrónicas basada en electrodos metálicos, que permite detectar de forma rápida y sencilla esta patología a partir de una muestra de orina.

El equipo de la UPV y el IIS evaluó la eficacia de este sistema a partir del análisis de muestras de orina de pacientes antes y después de ser operados. Además, se recogieron muestras de pacientes con hiperplasia benigna de próstata, integrados en el grupo de no cáncer para el estudio de cáncer de próstata. Este sistema fue capaz de distinguir las muestras de orina no cancerosas de las sí afectadas con una sensibilidad del 91% y una especificidad del 73%.

La especificidad y la sensibilidad obtenida por la lengua electrónica en la orina es mayor en comparación con la prueba de PSA –antígeno prostático específico- en sangre, que es el procedimiento más utilizado para la detección del cáncer de próstata. “Los resultados obtenidos constatan la idoneidad de esta tecnología de lenguas electrónicas para la identificación de pacientes afectados por esta patología. Esta tecnología tiene un gran potencial para su aplicación en la práctica clínica, tanto para el diagnóstico como para el seguimiento de la evolución de los pacientes después de la terapia”, destaca Ramón Martínez Máñez, director del Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico y director científico del CIBER-BBN

Cómo funciona

La medida de lengua electrónica sobre la orina se hace poniendo en contacto el sensor, en este caso compuesto por un conjunto de metales nobles y seminobles, con la muestra de orina del paciente. Está conectada a un potenciostato que aplica diferentes potenciales a los electrodos y a su vez, recoge las corrientes resultantes para ser analizadas en un ordenador dotado con un programa informático para análisis multivariante.

“La lengua se “entrena” en una primera fase con un conjunto de muestras de pacientes y controles para generar un modelo que discrimine entre ambos tipos de muestras. Ese modelo, una vez validado, podría utilizarse para hacer predicción sobre nuevas muestras de orina y poder determinar si estos nuevos pacientes tienen o no la enfermedad con cierto margen de sensibilidad y especificidad”, apunta Ramón Martínez Máñez.

En su trabajo, los investigadores aplicaron también técnicas que dan información metabólica como son espectrometría de masas y resonancia magnética nuclear.

Detección de cáncer de próstata con perros adiestrados

Además, en el caso concreto del cáncer de próstata, el doctor José Luis Ruiz Cerdá, responsable de la Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores en el IIS La Fe, y facultativo del Servicio de Urología del Hospital Universitari i Politècnic La Fe coordina un proyecto cuyo objetivo es detectar cáncer de próstata con perros adiestrados, mediante su olfato.

Hasta el momento se ha completado la fase de adiestramiento de los canes en la que se ha utilizado un número de muestras muy elevado de orinas procedentes de pacientes con cáncer y controles. Esa fase se ha realizado en el centro de biodetección de la Asociación Cáncer y Detección Olfativa Canina (CDOC). Una vez que el sistema olfatorio de los canes ha fijado la huella olorosa del cáncer de próstata y han conseguido discriminar entre pacientes con y sin cáncer, se ha pasado a una segunda fase en la se les ha entrenado para que generalicen la huella olorosa presentándoles muestras de orina de diferentes pacientes con cáncer de próstata.

El doctor Ruiz-Cerdá anuncia que ya ha finalizado la fase del ensayo doble ciego en la que se valora la capacidad diagnóstica de los canes. “Se han realizado 40 exámenes con 240 muestras de orina de las que únicamente 30 procedían de pacientes con cáncer de próstata, el resto procedían de pacientes con hiperplasia benigna de próstata. Aunque no disponemos de un análisis completo de los resultados, podemos adelantar que los valores de sensibilidad y especificidad están por encima del 90%. Estos datos deben confirmarse con otros canes adiestrados. Sin embargo, nos ha animado a pasar a la siguiente fase de estudio prospectivo para confirmar definitivamente la hipótesis del estudio (presencia de compuestos volátiles en orina específicos del cáncer de próstata). Posteriormente, analizaremos las muestras de orina con diversas plataformas de análisis metabolómico (RMN, espectometria líquida y de gases) para identificar los compuestos específicos”, explica Ruiz Cerdá.

Alergias a antibióticos, cáncer colorrectal, candidiasis…

Además, los investigadores de la UPV y el IIS La Fe presentarán también otros logros alcanzados fruto del trabajo llevado a cabo en la Unidad Mixta en Nanomedicina y Sensores. Entre ellos, destaca el desarrollo de sensores –soportes nanoporosos funcionalizados con puertas moleculares- para la detección rápida y sensible de Candida Albicans, hongo que pueda provocar candidiasis; o nuevas técnicas para el diagnóstico y prevención del daño cerebral prenatal, mediante la detección en sangre materna de biomarcadores de desarrollo neuronal anómalo.

Existen otras líneas de investigación derivadas de los proyectos COBIOPHAD y ONCOMARKER. En el marco de COBIOPHAD, los investigadores de la UPV y La Fe trabajan en un innovador dispositivo de diagnóstico in vitro (IVD) para el diagnóstico de las alergias a antibióticos β-lactámicos. Se trata de un sistema biofotónico integrado basado en la tecnología de discos compactos. Mientras, el proyecto ONCOMARKER tiene por objeto el diseño y desarrollo de una plataforma de análisis de biomarcadores oncológicos para establecer el pronóstico y respuesta al tratamiento en el cáncer colorrectal avanzado o metastásico (CCRm). La plataforma comprende chips de análisis consumibles, un lector de dichos chips, y un kit de reactivos.

Otro de los proyectos destacados es NANO3D, cuyo objetivo es desarrollar un software que modelice los parámetros de una terapia de hipertermia virtual basada en nanopartículas metálicas (NPMs), aplicándola sobre un modelo tridimensional extraído mediante técnicas de imagen biomédica. Del estudio se deducirá: la concentración, dosis de NPMs, el número de puntos de inyección, la posición ideal para lograr un calentamiento lo más homogéneo posible, la intensidad de campo inducido y el tiempo de exposición. Todo ello aplicado a un tratamiento personalizado al paciente, tratando de minimizar el sobrecalentamiento de los tejidos sanos y maximizar el volumen de hipertermia en el tumor.

Por último, se está desarrollando un sistema de liberación controlada de fármacos para el tratamiento de la retinosis pigmentaria basado en la utilización de compuestos antioxidantes y anticuerpos