Un dispositivo basado en los smartphone podría facilitar un diagnóstico molecular del tumor rápido y de bajo coste

15/04/2015 - E.P.

El sistema es capaz de registrar datos sobre más de 100.000 células de una muestra de sangre o tejido en una sola imagen, los datos son transmitidos para su análisis a un servidor de procesamiento gráfico remoto a través de un servicio seguro y encriptado en la nube y los resultados se devuelven rápidamente al punto de atención

Un dispositivo desarrollado por investigadores del Hospital General de Massachusetts (MGH), en Boston, Estados Unidos, puede proporcionar un rápido y preciso diagnóstico molecular de los tumores y otras enfermedades a las zonas que carecen de la última tecnología médica.

En un artículo que se publica en la edición de 'Proceedings of the National Academy of Sciences', los científicos describen un dispositivo basado en los smartphone que utiliza el tipo de tecnología empleada para hacer hologramas con el fin de recoger imágenes microscópicas detalladas para el análisis digital de la composición molecular de las células y los tejidos.

"Los datos genómicos y biológicos emergentes para varios tipos de cáncer, que pueden ser esenciales para la elección del tratamiento más adecuado, apoyan la necesidad de estrategias de perfil molecular que sean más accesibles a los proveedores, investigadores clínicos y pacientes, y creemos que la plataforma que hemos desarrollado ofrece características esenciales con un extraordinario bajo costo", subraya el coautor del informe Cesar Castro, del Centro de Cáncer y Centro para la Biología de Sistemas del MGH.

El dispositivo desarrollado por el equipo, llamado sistema D3 (diagnóstico de difracción digital), cuenta con un módulo de imagen con luz LED a pilas en un smartphone estándar que registra datos de imágenes de alta resolución con su cámara. Con un mayor campo de visión que la microscopía tradicional, el sistema D3 es capaz de registrar datos sobre más de 100.000 células de una muestra de sangre o tejido en una sola imagen.

Los datos pueden ser transmitidos para su análisis a un servidor de procesamiento gráfico remoto a través de un servicio seguro y encriptado en la nube y los resultados se devuelven rápidamente al punto de atención. Para el análisis molecular de los tumores, se etiqueta una muestra de sangre o tejido con microperlas que se unen a moléculas conocidas relacionadas con el cáncer y se cargan en el módulo de formación de imágenes D3.

Después de que se toma la imagen y se transmiten los datos al servidor, se detecta la presencia de moléculas específicas mediante el análisis de los patrones de difracción generados por las microperlas. El uso de perlas de distintos tamaños o recubiertas puede ofrecer huellas de difracción únicas para facilitar la detección. Un algoritmo numérico desarrollado por el equipo para la plataforma D3 es capaz de distinguir las células de las perlas y analizar hasta 10 MB de datos en menos de nueve centésimas de segundo.

Una prueba piloto del sistema con líneas celulares de cáncer detectó la presencia de proteínas tumorales con una exactitud equivalente a la del actual estándar de oro para el perfilado molecular y el campo de visión más amplio permitió el análisis simultáneo de más de 100.000 células a la vez.

El equipo realizó análisis de muestras de biopsia de cuello uterino de 25 mujeres con citologías anormales --muestras recogidas de las que se utilizan para el diagnóstico clínico-- usando microperlas etiquetadas con anticuerpos contra tres marcadores de cáncer de cuello uterino.

Con base en el número de microesferas de anticuerpos marcadas que se unen a las células, el análisis D3 clasificó con prontitud y de manera fiable muestras de biopsia como de alto riesgo y de bajo riesgo o benignas, con resultados que coinciden con los del análisis patológico convencional.

El análisis D3 de muestras de biopsia de ganglio linfático con aguja fina fue capaz de diferenciar con precisión a cuatro pacientes cuyo diagnóstico de linfoma fue confirmado por patología convencional de otros cuatro con agrandamiento benigno de los ganglios linfáticos. Junto con el análisis de proteínas, el sistema se mejoró para detectar con éxito ADN, en este caso a partir de virus del papiloma humano, con una gran sensibilidad. En estas pruebas piloto, los resultados del ensayo de D3 estaban disponibles en menos de una hora y a un costo de 1,8 dólares (1,7 euros) por cada ensayo, un precio que se espera que disminuya con el perfeccionamiento del sistema.

"Esperamos que la plataforma D3 mejore la amplitud y profundidad de la detección del cáncer de una manera que es factible y sostenible para los lugares con recursos limitados", dice Ralph Weissleder, director del Centro de de Biología de Sistemas del MGH y coautor principal del artículo.

"Al aprovechar el aumento de la penetración de la tecnología de telefonía móvil en todo el mundo, el sistema debe permitir un rápido triaje de casos sospechosos o de alto riesgo que podría ayudar a compensar los retrasos causados por los servicios de patología limitados en esas regiones y reducir la necesidad de que los pacientes tengan que volver", añade.