Códigos de barras desgranan las «conversaciones» entre células del cáncer

Desde su aparición en la década de los 70 del siglo pasado, los códigos de barras han ganado terreno hasta aparecer en todos los elementos cotidianos para permitir a los fabricantes, comercios y consumidores identificar rápidamente productos y materiales, conocer sus características, localizarlos y monitorizarlos.

El sistema ha inspirado a un equipo de investigación de la Universidad Johns Hopkins, que se propuso demostrar que pueden hacer lo mismo a nivel molecular, estudiando la comunicación entre células del cáncer. Para ello usaron un sistema de código de barras diferente: el suyo está hecho de combinaciones de patrones y colores, cada uno de ellos asociado a una actividad bioquímica concreta dentro de la red de comunicación intercelular.

El autor principal del estudio, publicado en la revista Cell, Chuan-Hsiang Huang, de la Universidad Johns Hopkins, explica que cuando las células cancerosas se comunican hay muchas proteínas que cambian constantemente su forma de interactuar entre sí. «Estudiar esta señalización a fondo en tiempo real ha sido siempre muy difícil, así que necesitábamos un método que pudiera ofrecer de forma simultánea imágenes, seguimiento y análisis de todo lo que estaba pasando en la red y, por lo tanto, pudiera revelar el significado de esas actividades», añade.

Etiquetas fluorescentes, mejoradas

Se han usado antes biosensores con códigos genéticos para estudiar las funciones de proteínas, incluyendo la señalización entre células del cáncer. Los biosensores son fragmentos de proteínas que se «etiquetan» con moléculas fluorescentes que reaccionan a la luz en una longitud de onda determinada y emiten otra luz con una longitud de onda mayor. Cada color está asociado a una actividad concreta de la célula.

Usando un microscopio fluorescentes para obtener imágenes de los colores según su tipo, localización e intensidad, los investigadores pudieron documentar la acción de las proteínas en diferentes regiones celulares. Huang explica: «Los cambios en la intensidad de colores específicos, el lugar en el que se encontraban en la célula o la proporción de un color frente a otro mostraba los niveles de actividad de las proteínas estudiadas y cómo interactuaban unas con otras en el momento».

El investigador admite que hasta ahora la utilidad de los biosensores fluorescentes era limitada a la hora de monitorizar sistemas complejos, como la red de comunicación entre células del cáncer. Esto se debe a que muchas veces biosensores diferentes tenían colores similares y no podían distinguirse al obtenerse las imágenes.

Así, en el pasado, si querías monitorizar la actividad de diferentes proteínas con docenas de biosensores en una red de señalización, cada biosensor tenía que ser aislado en experimentos individuales, y eso lleva horas, apunta el co-autor Ming Yang, de la misma universidad. Para acabar de complicarlo, los experimentos posteriores, color por color, debían repetirse para confirmar los resultados. Además del tiempo que eso requiere, al obtener imágenes separadas era más probable que aparecieran variaciones y eso hacía más difícil obtener conclusiones próximas a la realidad de lo que las proteínas estaban haciendo.

El equipo superó esta dificultad combinando proteínas fluorescentes de diferentes colores y patrones de localización para crear «códigos de barras de biosensores», unas herramientas que pueden identificar y monitorizar a la vez muchos biosensores para otras tantas proteínas, incluidas las que desempeñan alguna función en el cáncer.

Usando inteligencia artificial, se pueden leer los códigos de barras en segundos en lugar de espera horas, un paso crucial para ver cómo la actividad de las proteínas se sincroniza, dicen los autores.

Huang apunta que este nuevo método les da la esperanza de poder obtener una visión más completa y en profundidad que la que ha sido posible hasta la fecha sobre cómo funcionan las células del cáncer y los oncogenes (los genes que inician el desarrollo de células cancerosas). La idea es contribuir al desarrollo de nuevas intervenciones y tratamientos para el cáncer. Junto con Huang y Chi, formaron el equipo de investigación Jessica Liang, Saki Takayanagi y Pablo Iglesias. Su trabajo ha sido financiado por varios premios de los estadounidenses Institutos Nacionales de Salud Pública, el Instituto Nacional del Cáncer becas de otras instituciones públicas y fundaciones.