Medir una propiedad invisible de las células para detectar alteraciones asociadas al cáncer de mama. Este es el objetivo de una investigación de la Universidad de Jaén (UJA) que desarrolla sensores fluorescentes capaces de medir la viscosidad intracelular, una característica que aumenta en las células cancerosas debido a cambios en su metabolismo.
El proyecto está liderado por la investigadora predoctoral en Química Física, María Elena Pestaña Ocaña, que ha recibido un contrato predoctoral de la Fundación Científica de la Asociación Española Contra el Cáncer (AECC) para desarrollar su tesis doctoral. El trabajo, dirigido por las profesoras de la UJA Amparo Navarro y María del Mar Quesada, busca diseñar sistemas químicos que puedan contribuir en el futuro a un diagnóstico del cáncer de mama más temprano y preciso.
La investigación se centra en el desarrollo de moléculas que emiten fluorescencia y responden a los cambios de viscosidad del entorno celular. Si esta tecnología logra trasladarse a la práctica biomédica, podría proporcionar información útil para detectar alteraciones en las células tumorales y ayudar a comprobar durante una intervención quirúrgica si se ha extirpado por completo un tumor.
Medir la viscosidad de las células cancerosas mediante fluorescencia
La viscosidad intracelular es una propiedad químico-física del medio que se encuentra dentro de las células. Su variación puede aportar información sobre los cambios que experimentan estos sistemas biológicos, incluidas las alteraciones metabólicas asociadas a las células cancerosas.
Para detectar estas variaciones, el equipo de la Universidad de Jaén trabaja en el desarrollo de sistemas químicos π-conjugados que actúan como sensores fluorescentes. Estos compuestos, conocidos como rotores moleculares, modifican su comportamiento en función de la viscosidad del entorno en el que se encuentran.
María Elena Pestaña explica que «cuando el medio es muy viscoso, el sensor fluorescente no puedo rotar, por lo que se desactiva emitiendo luz». Este comportamiento permite relacionar la señal luminosa del sensor con las características físicas del medio celular y, en particular, con su viscosidad.
Sin embargo, uno de los retos de la investigación es distinguir la señal del sensor de la fluorescencia que emiten de manera natural otros componentes celulares. La investigadora señala que «al ser moléculas orgánicas, su fluorescencia se puede ver, por así decirlo, como camuflada por la autofluorescencia del medio celular».
El papel del terbio y el europio para mejorar la señal
Para superar esta dificultad, la investigación incorpora elementos lantánidos, como el terbio y el europio, capaces de emitir señales luminosas con características específicas que facilitan su diferenciación.
La estrategia consiste en combinar estos elementos con los rotores moleculares fluorescentes para desarrollar sensores cuya señal pueda distinguirse mejor de la autofluorescencia del entorno biológico. De esta manera, el equipo busca convertir una propiedad difícil de observar directamente en una señal física que pueda medirse.
Como resume Pestaña Ocaña, el objetivo es «convertir una propiedad invisible del medio celular en una propiedad física a la que se puede acceder mediante los sensores adecuados».
El trabajo combina la química computacional con la síntesis experimental. En una primera fase, el equipo emplea cálculos químico-cuánticos para estudiar y diseñar las moléculas, antes de abordar su síntesis en el laboratorio. Este enfoque permite investigar las propiedades de los compuestos y orientar el desarrollo de los sensores.
Una posible herramienta para el diagnóstico y la cirugía del cáncer de mama
El objetivo último del proyecto es desarrollar sensores que puedan contribuir a mejorar la detección del cáncer de mama. La medición de la viscosidad intracelular podría aportar información complementaria sobre el estado de las células y ayudar a identificar alteraciones relacionadas con el desarrollo tumoral.
La investigadora subraya que la finalidad es «desarrollar herramientas que sean de diagnóstico preciso y lo más precoz respecto a las que hay actualmente». Otra posible aplicación sería su utilización como apoyo durante las intervenciones quirúrgicas, para comprobar si se ha extirpado completamente el tejido tumoral.
Estas aplicaciones son todavía una perspectiva de la investigación. El trabajo actual se centra en el diseño y desarrollo de los sistemas moleculares, por lo que será necesario avanzar en su validación antes de determinar su utilidad clínica.
La colaboración entre química y medicina, clave para trasladar los resultados
El contrato predoctoral concedido por la Fundación Científica de la AECC permitirá a María Elena Pestaña Ocaña avanzar en su tesis doctoral y en el desarrollo de estos sensores. La investigadora considera que la financiación supone un compromiso que va más allá del trabajo académico.
«Supone una gran responsabilidad, por lo que supone para la AECC y para la sociedad”, afirma.
La posible aplicación biomédica de los resultados exige, además, la colaboración entre distintas disciplinas. La química computacional y la experimentación en el laboratorio constituyen la base del proyecto, pero su futura traslación a la práctica clínica requerirá la participación de profesionales sanitarios, especialmente del ámbito de la oncología.
En palabras de la investigadora, «para conseguir que el proyecto salte de la química computacional y del laboratorio a la sociedad, es necesaria la colaboración con el ámbito de la medicina, y en particular de la oncología».
Pestaña Ocaña ha explicado los detalles del proyecto en una entrevista en UniRadio Jaén, dirigida por Julio Ángel Olivares y emitida el 19 de octubre con motivo del Día Mundial del Cáncer de Mama.
