Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH) y de la Universidad de Basilea han creado un tatuaje biomédico que se vuelve visible en la piel cuando los niveles de calcio en la sangre son elevados. Debido a que muchas afecciones médicas progresan de forma asintomática durante largos periodos de tiempo, su diagnóstico oportuno sigue siendo difícil y esto afecta negativamente al pronóstico del paciente. Este dispositivo representa una innovadora estrategia diagnóstica que en el futuro podría permitir la detección temprana de trastornos asociados con un aumento del calcio (Ca2+).

En este artículo publicado en Science Traslational Medicine, los investigadores se centraron en la hipercalcemia asociada con el cáncer, e intentaron desarrollar un tatuaje biomédico inspirado en biología sintética utilizando células modificadas genéticamente. Por un lado, las células monitorearían la concentración de calcio en sangre a largo plazo, y de esta manera detectarían inicio de hipercalcemia leve y podrían responder por vía subcutánea acumulando un pigmento negro melanina para formar un tatuaje visible.

Con este propósito, diseñaron células que contenían un receptor sensor de calcio expresado ectópicamente reconectado a una cascada de señalización sintética que activaba la expresión de tirosinasa transgénica. La tirosinasa es una enzima que cataliza la oxidación de fenoles (como la tirosina) y está presente en tejidos de plantas y animales que cataliza la producción de melanina y otros pigmentos de la tirosina por oxidación. Esta tirosinasa transgénica, podría producir melanina en respuesta a un aumento persistente de Ca2+ en sangre y formar así el pigmento negro.

Los investigadores confirmaron que el cambio de color generado por la melanina producido por este tatuaje biomédico podría detectarse a simple vista y cuantificarse ópticamente. El sistema se validó en ratones de tipo salvaje que llevaban células de ingeniería encapsuladas implantadas subcutáneamente. Además, todos los animales inoculados con células hipercalcémicas de adenocarcinoma de mama y colon desarrollaron tatuajes, mientras que no se observaron tatuajes en animales inoculados con células tumorales normocalcémicas. Todos los animales portadores de tumores permanecieron asintomáticos durante todo el período experimental de 38 días.

Aunque la hipercalcemia también se asocia con otras patologías, estos hallazgos demuestran que es posible detectar la hipercalcemia asociada con el cáncer en modelos murinos usando esta estrategia de diagnóstico basada en células.

Investigación original: Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer. Aizhan Tastanova et al. Science Translational Medicine 18 Apr 2018: Vol. 10, Issue 437, eaap8562 DOI: 10.1126/scitranslmed.aap8562.

Foto: célula de cáncer de mama dividiéndose
Fuente: National Cancer Institute Univ. of Pittsburgh Cancer Institute