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El cáncer es una enfermedad de alta prevalencia y mortalidad. El mayor porcentaje de muertes debidas al cáncer se debe a la aparición de metástasis en un órgano vital distinto del órgano en el que apareció el tumor primario. En el proceso de generación de metástasis tienen un papel crucial las células tumorales circulantes (CTCs), provenientes del tumor primario, que tras separarse del mismo, migran a través de la sangre hasta generar una metástasis en el nuevo órgano. La presencia y enumeración de CTCs en sangre está empezando a utilizarse en la práctica clínica como indicador de malignidad y por lo tanto, del pronóstico de la enfermedad. ver más

Esta práctica prometedora, que permite una mejor personalización del diagnóstico y del tratamiento, se encuentra con dos dificultades: el correcto aislamiento de las pocas CTCs existentes (del orden de las decenas por 10ml de sangre), y su enriquecimiento para posterior cultivo y análisis. Los métodos de aislamiento existentes no son eficientes, o para serlo requieren del uso de métodos no compatibles con la supervivencia o posterior enriquecimiento de las CTCs.

En este proyecto se propone desarrollar y validar un sistema de aislamiento y enriquecimiento de CTCs basado en el uso de dispositivos microfluídicos. Esta sistema, diseñado y fabricado íntegramente por el consorcio solicitante del proyecto, se basa en la combinación secuencial de métodos de aislamiento de CTCs basados en principios físicos (fuerzas gravitacionales, inerciales y propiedades eléctricas de las células), enlazados sobre una misma plataforma microfluídica.

El objetivo general por lo tanto del proyecto es el diseño, desarrollo y prueba de una plataforma microfluídica para aislar y enriquecer células tumorales en sangre (CTCs).

Durante la primera anualidad del proyecto, se ha trabajado en definir las especificaciones que deben cumplir las distintas etapas microfluídicas en las que se realizará el aislamiento, y se ha comenzado a fabricar y a validar los primeros dispositivos con el fin de determinar su utilidad para dicha función. Concretamente, se han diseñado tres tipos de dispositivos microfluídicos que se basan en las propiedades de las células para realizar la separación de las CTCs de otras poblaciones normales de la sangre. El primero de los dispositivos utiliza el desplazamiento lateral – relativo a su tamaño- que sufren los objetos que fluyen al encontrarse con obstáculos en forma de pilares (dispositivo de desplazamiento lateral). El segundo dispositivo usa las fuerzas de inercia, también dependientes del tamaño, que sufren los objetos en un flujo al recorrer un circuito en forma de espiral (dispositivo inercial). El tercer dispositivo utiliza las fuerzas que un campo eléctrico ejerce sobre objetos en movimiento en flujo, dependiente de las propiedades eléctricas de los mismos (dispositivo de dielectroforesis). En el proceso de diseño, partiendo de publicaciones recientes, se han realizado simulaciones por ordenador a partir de las cuales, se han concretado las dimensiones de los elementos más importantes de los dispositivos.

Una vez diseñados, se ha pasado a fabricar los dispositivos físicos en un polímero transparente (PDMS) a partir de moldes de silicio fabricados por técnicas avanzadas de fotolitografía o impresión 3D. Los dispositivos se fabrican por capas y son pegados a porta muestras de vidrio para darles consistencia y facilitar la manipulación y la visualización de su funcionamiento mediante microscopía óptica. Aunque los primeros dispositivos se fabricaron casi al final del periodo de ejecución, ha sido posible hacer pruebas unas pruebas preliminares con microesferas y se ha comprobado que los dispositivos, en su diseño actual, pese a que funcionan, deben ser rediseñados para que se ajusten mejore a los diámetros limite de separación y por tanto al comportamiento que se espera de los mismos para poder separar las células de la sangre.

Durante la segunda anualidad del proyecto, en caso de que sea concedida, completaremos la validación de los dispositivos, haciendo pruebas de caracterización con sangre normal y posteriormente con sangre de pacientes con cáncer, con el fin de confirmar que los dispositivos funcionan también con sangre. Confirmado el funcionamiento individual de las distinas etapas, se procederá a integrar los dispositivos en una única plataforma y se comprobará la capacidad de detección de la plataforma en la tarea de aislar correctamente las células tumorales circulantes en la sangre de los pacientes.

  • Año: 2018
  • Sector estratégico: #Salud
  • Líder del proyecto: Fundación para la Investigación Médica Aplicada (FIMA)
  • Socios del proyecto: Fundación I+D Automoción y Mecatrónica (NAITEC)