- Un esfuerzo de colaboración internacional entre el Instituto de Física de la PUCV, la Universidad de Ottawa y el INSERM de Francia se centra en el uso de bacteriobots en el flujo sanguíneo para la detección temprana del cáncer.
Un innovador proyecto para la detección temprana del cáncer en sus distintas formas está siendo desarrollado por el Instituto de Física de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), en conjunto con el Instituto Nacional de Investigación en Salud y Medicina de Francia (INSERM) y la Universidad de Ottawa.
El proyecto, titulado “BactoFlow: investigando la dinámica bacteriana en torrentes sanguíneos y otros ambientes complejos para la próxima generación de detección y terapias contra el cáncer,”, liderado por la académica Viviana Clavería del Instituto de Física de la PUCV, busca utilizar bacteriobots –bacterias genéticamente modificadas– para detectar la aparición del cáncer en el cuerpo humano.
Se ha identificado que, en presencia de tumores, se concentra lactato de forma anómala. Por ello, se ha modificado genéticamente la bacteria Escherichia coli Nissle 1917 e integrada a un circuito biosensor conocido como ALPaGA, diseñado para detectar este compuesto en el entorno de la bacteria. Esto permite que la bacteria reconozca el lactato en condiciones específicas, como altos niveles de glucosa y poca disponibilidad de oxígeno, características comunes en microambientes tumorales. Así, estas bacterias están programadas para alimentarse del lactato y ayudar en la detección de tumores.
El enfoque inicial consiste en que estas bacterias probióticas sean ingeridas y naveguen por el colon en dirección a un tumor, con el fin de consumir lactato y detectar niveles anómalos, facilitando así la diagnosis temprana de la enfermedad.
El equipo de investigación, con Viviana Clavería al mando, ha decidido investigar las capacidades de movimiento de la bacteria Escherichia coli en el torrente sanguíneo para identificar tumores en diferentes partes del cuerpo. Para ello, utilizan la cepa mutante Escherichia coli MG1655 ∆motAB pBAD-motAB, que es no móvil, a la que se le añade un plásmido que le devuelve la movilidad al ser cultivada en un medio que contiene arabinosa. De esta manera, las bacterias son preparadas para nadar en el torrente sanguíneo, donde son evaluadas utilizando microchips que simulan la microcirculación y ambientes tumorales en el laboratorio.
“Para recrear el entorno tumoral, generamos un gradiente de concentración de lactato, que es patológico en los tumores cancerígenos, y lo introducimos en nuestros chips microfluídicos que simulan vasos sanguíneos de diferentes tamaños, especialmente en la microcirculación –microcapilares, arteriolas, y vénulas–”, explicó la directora del proyecto.
ANÁLISIS DEL FLUJO SANGUÍNEO
El laboratorio de biofísica y dispositivos médicos de la PUCV está dedicado al estudio de la física del flujo sanguíneo y la dinámica de procesos en sistemas biológicos. Su objetivo es comprender la relación entre la dinámica y la estructura de estos sistemas para esclarecer los mecanismos que regulan su funcionamiento y crear modelos predictivos.
En el contexto de “BactoFlow,” este laboratorio se utiliza para investigar cómo se mueven las bacterias en la sangre, el fluido que deben atravesar para llegar al cáncer. Esto es importante dado que las bacterias están programadas para buscar el lactato, lo que les permite moverse sin necesidad de controles externos.
“Somos el primer grupo a nivel global que se enfrenta al desafío de caracterizar el movimiento de las bacterias en un entorno simulado que imita el flujo sanguíneo, un problema extremadamente complejo. Primero, debemos entender la dinámica del flujo sanguíneo y, después, combinarla con la dinámica de las bacterias. Este es nuestro principal desafío,” manifestó Viviana Clavería.
Según la académica, tomará tiempo comprender el comportamiento de estas bacterias en diferentes condiciones, por lo que el proyecto incluirá la participación de estudiantes de pre y posgrado de la PUCV en diversas investigaciones.
“Mi tarea en esta investigación sobre bacteriobots es caracterizar el nado de las bacterias en un fluido complejo como la sangre, bajo condiciones de un gradiente de quimiotaxis, que significa un gradiente de concentración de una molécula de interés para la bacteria, actuando como un atractivo”, explicó Catalina Abarca, estudiante de Magíster en Física en el área de biofísica.
Asimismo, Javiera Navarro, estudiante de cuarto año de Licenciatura en Física, señaló que su participación en este proyecto se centra en “investigar la motilidad de las bacterias y la quimiotaxis en medios porosos, para simular el movimiento de las bacterias en la mucosa del colon.
VENTAJAS DE LAS BACTERIAS
Los bacteriobots son bacterias modificadas genéticamente que se utilizan en múltiples aplicaciones. Actualmente, su uso en tecnología agrícola e industrial es más conocido, pero su aplicación en medicina es relativamente novedosa.
“Creemos que los bacteriobots representan una alternativa valiosa porque son autónomos y se dirigen naturalmente hacia los tumores, a diferencia de otras tecnologías que emplean nanopartículas magnéticas dirigidas externamente”, sostuvo Clavería.
En cuanto a las proyecciones de “BactoFlow,” la académica explicó que en una segunda fase no solo se realizarían pruebas in vitro, sino que también se llevarían a cabo validaciones in vivo, asegurando que las bacterias utilizadas sean seguras y no dañen la salud de las personas.
Con Información de eldiariodemaule.cl
