Nuevo método para detectar el cáncer usando huellas atómicas
Todos estamos compuestos de increíbles células diminutas que trabajan juntas para permitir que nuestros cuerpos funcionen. Sin embargo, a veces, las células pueden comportarse de manera anormal y llevar a enfermedades graves como el cáncer. Imagina si hubiera una manera de simplemente observar la composición molecular de las células y poder determinar si están funcionando de manera normal o anormal sin necesidad de pruebas invasivas. Pues bien, los científicos pueden haber encontrado un método ingenioso para hacer precisamente eso: descubrir las huellas atómicas del cáncer.
En un fascinante estudio publicado en la revista PNAS, los investigadores descubrieron que los niveles de ciertos isótopos (versiones diferentes del mismo elemento con pesos ligeramente distintos) en los ácidos grasos de las células pueden revelar pistas importantes sobre el metabolismo interno de las células. Más específicamente, la proporción de hidrógeno pesado (deuterio) a hidrógeno normal en los ácidos grasos parece actuar como una huella digital natural, revelando si las células están respirando normalmente o fermentando de manera poco saludable, como lo hacen las células cancerosas.
Todo se reduce a una molécula crucial llamada NADPH, que actúa como el principal proveedor de electrones energizantes para importantes reacciones bioquímicas. La forma en que las células producen NADPH depende de si están respirando mediante la quema de oxígeno como una célula saludable o fermentando y proliferando rápidamente como una célula cancerosa. Durante la respiración normal, las células producen más NADPH a partir de una vía enzimática que deja una firma enriquecida en deuterio en los ácidos grasos que estas moléculas de NADPH ayudan a sintetizar.
Por el contrario, las células cancerosas que se ven obligadas a fermentar azúcares para un rápido crecimiento dependen más de diferentes enzimas productoras de NADPH que crean un patrón de depleción de deuterio en los ácidos grasos que ayudan a generar. En pocas palabras, al medir los niveles de deuterio en los ácidos grasos extraídos, los investigadores podían determinar si las células eran saludables y respiraban, o cancerosas y fermentaban.
"Este estudio añade una capa completamente nueva a la medicina, dándonos la oportunidad de observar el cáncer a nivel atómico", dice Ashley Maloney, investigadora asociada en el Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad de Colorado Boulder, en un comunicado de prensa. Los científicos hicieron este descubrimiento primero realizando experimentos detallados con células de levadura de panadería comunes, un organismo modelo potente para estudiar el metabolismo celular. Al cultivar la levadura en reactores especiales y controlar estrictamente los niveles de nutrientes, podían obligar a las células de levadura a fermentar azúcar o a quemar una fuente de alimento alternativa como el glicerol, imitando los metabolismos del cáncer y las células saludables, respectivamente.
Cuando midieron cuidadosamente las proporciones de deuterio/hidrógeno en los ácidos grasos extraídos de la levadura cultivada en condiciones de fermentación frente a respiración, hubo una diferencia masiva: ¡más de 550 por millón! La levadura fermentadora tenía moléculas de grasa con depleción de deuterio, mientras que la levadura respiradora mostraba enriquecimientos extremos de deuterio. El grado de enriquecimiento o depleción variaba aún más con la tasa de crecimiento de la levadura, reflejando cómo las células reorganizan su conjunto de enzimas productoras de NADPH según las demandas metabólicas.
Para ver si sus hallazgos con la levadura podían traducirse a la vida real, el equipo también probó los niveles de deuterio en ácidos grasos en células cancerosas de hígado de ratón y células de hígado de ratón saludables cultivadas en laboratorio. Efectivamente, la huella de deuterio coincidía con la de los experimentos con levadura, con ácidos grasos de las células cancerosas de rápido crecimiento y fermentación mostrando depleción de deuterio en comparación con las células hepáticas normales y respiradoras.
Aunque aún es un resultado temprano que requiere más investigación en diferentes tipos de células, el hallazgo de que una medición simple de isótopos de deuterio puede potencialmente distinguir células saludables de enfermas es revolucionario. Señala nuevas maneras en que podríamos fácilmente y de manera no invasiva detectar un metabolismo celular anormal, una característica clave no solo del cáncer, sino de muchas otras enfermedades graves también.
En lugar de tener que tomar muestras quirúrgicas de células y tejidos para pruebas complejas, este trazador de deuterio podría permitir la detección a partir de muestras de biofluidos como sangre o orina, siempre que las células desprendan moléculas de ácidos grasos. Es el monitoreo de salud móvil definitivo: cada muestra de biofluidos contendría pistas sobre si las células están funcionando correctamente solo a partir de sus niveles de deuterio en ácidos grasos.
Por supuesto, aún es necesario mucha más investigación para validar y refinar este nuevo enfoque de isótopos en muchos diferentes tipos de células, organismos y enfermedades. Pero el descubrimiento central es revolucionario: los isótopos de hidrógeno tienen un poder notable para identificar de manera natural el metabolismo saludable y el enfermo.
Fuente información: https://studyfinds.org/atomic-fingerprints-cancer-cells/
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En un fascinante estudio publicado en la revista PNAS, los investigadores descubrieron que los niveles de ciertos isótopos (versiones diferentes del mismo elemento con pesos ligeramente distintos) en los ácidos grasos de las células pueden revelar pistas importantes sobre el metabolismo interno de las células. Más específicamente, la proporción de hidrógeno pesado (deuterio) a hidrógeno normal en los ácidos grasos parece actuar como una huella digital natural, revelando si las células están respirando normalmente o fermentando de manera poco saludable, como lo hacen las células cancerosas.
Todo se reduce a una molécula crucial llamada NADPH, que actúa como el principal proveedor de electrones energizantes para importantes reacciones bioquímicas. La forma en que las células producen NADPH depende de si están respirando mediante la quema de oxígeno como una célula saludable o fermentando y proliferando rápidamente como una célula cancerosa. Durante la respiración normal, las células producen más NADPH a partir de una vía enzimática que deja una firma enriquecida en deuterio en los ácidos grasos que estas moléculas de NADPH ayudan a sintetizar.
Por el contrario, las células cancerosas que se ven obligadas a fermentar azúcares para un rápido crecimiento dependen más de diferentes enzimas productoras de NADPH que crean un patrón de depleción de deuterio en los ácidos grasos que ayudan a generar. En pocas palabras, al medir los niveles de deuterio en los ácidos grasos extraídos, los investigadores podían determinar si las células eran saludables y respiraban, o cancerosas y fermentaban.
"Este estudio añade una capa completamente nueva a la medicina, dándonos la oportunidad de observar el cáncer a nivel atómico", dice Ashley Maloney, investigadora asociada en el Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad de Colorado Boulder, en un comunicado de prensa. Los científicos hicieron este descubrimiento primero realizando experimentos detallados con células de levadura de panadería comunes, un organismo modelo potente para estudiar el metabolismo celular. Al cultivar la levadura en reactores especiales y controlar estrictamente los niveles de nutrientes, podían obligar a las células de levadura a fermentar azúcar o a quemar una fuente de alimento alternativa como el glicerol, imitando los metabolismos del cáncer y las células saludables, respectivamente.
Cuando midieron cuidadosamente las proporciones de deuterio/hidrógeno en los ácidos grasos extraídos de la levadura cultivada en condiciones de fermentación frente a respiración, hubo una diferencia masiva: ¡más de 550 por millón! La levadura fermentadora tenía moléculas de grasa con depleción de deuterio, mientras que la levadura respiradora mostraba enriquecimientos extremos de deuterio. El grado de enriquecimiento o depleción variaba aún más con la tasa de crecimiento de la levadura, reflejando cómo las células reorganizan su conjunto de enzimas productoras de NADPH según las demandas metabólicas.
Para ver si sus hallazgos con la levadura podían traducirse a la vida real, el equipo también probó los niveles de deuterio en ácidos grasos en células cancerosas de hígado de ratón y células de hígado de ratón saludables cultivadas en laboratorio. Efectivamente, la huella de deuterio coincidía con la de los experimentos con levadura, con ácidos grasos de las células cancerosas de rápido crecimiento y fermentación mostrando depleción de deuterio en comparación con las células hepáticas normales y respiradoras.
"Cuando comenzamos el estudio, pensé, 'Oh, tenemos la oportunidad de ver algo genial'", dice Maloney. "Terminó creando una señal enorme, lo cual no esperaba".
Aunque aún es un resultado temprano que requiere más investigación en diferentes tipos de células, el hallazgo de que una medición simple de isótopos de deuterio puede potencialmente distinguir células saludables de enfermas es revolucionario. Señala nuevas maneras en que podríamos fácilmente y de manera no invasiva detectar un metabolismo celular anormal, una característica clave no solo del cáncer, sino de muchas otras enfermedades graves también.
En lugar de tener que tomar muestras quirúrgicas de células y tejidos para pruebas complejas, este trazador de deuterio podría permitir la detección a partir de muestras de biofluidos como sangre o orina, siempre que las células desprendan moléculas de ácidos grasos. Es el monitoreo de salud móvil definitivo: cada muestra de biofluidos contendría pistas sobre si las células están funcionando correctamente solo a partir de sus niveles de deuterio en ácidos grasos.
Por supuesto, aún es necesario mucha más investigación para validar y refinar este nuevo enfoque de isótopos en muchos diferentes tipos de células, organismos y enfermedades. Pero el descubrimiento central es revolucionario: los isótopos de hidrógeno tienen un poder notable para identificar de manera natural el metabolismo saludable y el enfermo.
Fuente información: https://studyfinds.org/atomic-fingerprints-cancer-cells/
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