La detección temprana de tumores sigue siendo un desafío importante para la ciencia, por lo que los avances en la detección precoz para un mejor diagnóstico son un aspecto clave. En ello trabajan dos grupos de investigación del I3A (Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón), en la Universidad de Zaragoza, y del IIS Aragón (Instituto de Investigación Sanitaria Aragón). Gracias a esta colaboración, han desarrollado un dispositivo organ-on-chip para recrear tumores in vitro, y mediante técnicas analíticas de cromatografía de gases – espectrometría de masas (GC-MS), han identificado nuevos biomarcadores volátiles que pueden ayudar en la detección de uno de los tumores cerebrales más complejos, el glioblastoma, y también en el cáncer colorrectal.

La importancia de esta investigación se muestra en el caso de los tumores cerebrales como el glioblastoma, donde el 25% de las biopsias de tejido de los pacientes no son concluyentes, a lo que se suma la dificultad de acceder a algunos tumores y el riesgo de extracción. El objetivo es mejorar el diagnóstico y, con ello, el pronóstico de los pacientes.

Cada tumor con su huella de compuestos

En el estudio, publicado en la revista científica "Biofabrication" de la Sociedad Internacional de Biofabricación, el equipo de investigación del Laboratorio de Microentorno Tisular (TME Lab) utilizó un dispositivo microfluídico para recrear el entorno isquémico dentro de tumores sólidos y con ello aislar los compuestos secretados por los tumores. Posteriormente, con las muestras, el Grupo Universitario de Investigación Analítica (GUIA) analizó la composición de los compuestos orgánicos volátiles. Llevaron a cabo un análisis cualitativo en el que se detectaron hasta 32 compuestos. Los compuestos se agruparon por familias químicas (alcanos, alcoholes, fenoles, compuestos nitrogenados, aldehídos y ésteres) y se compararon los perfiles de volátiles entre diferentes muestras, hallando diferencias significativas. Los resultados mostraron que cada tipo de tumor secretaba una huella de compuestos única, y que esta huella es propia del tumor desarrollado.

Cambios metabólicos en un microambiente complejo

Tal y como explican los investigadores Clara Bayona (TME Lab) y Jesús Salafranca (GUIA), la progresión del tumor hacia un microambiente complejo produce diferentes cambios metabólicos según el tipo de tumor. Su modelo ha permitido generar este microambiente tumoral in vitro tanto del glioblastoma y como del cáncer colorrectal y detectar diferencias significativas en los compuestos encontrados.

El grupo de investigación TME Lab (Microentorno Tisular) ha sido el encargado de crear estos dispositivos organ-on-chip, modelos 3D complejos, en los que recrean un tumor en distintos microentornos. Han aplicado las técnicas analíticas que ha aportado el Grupo Universitario de Investigación Analítica (GUIA), lo que les ha permitido ver qué células son específicas de un tumor en un paciente.

Qué son los compuestos orgánicos volátiles

Dentro de las biopsias líquidas, los compuestos orgánicos volátiles (COV) han centrado la atención de la comunidad científica en los últimos años como potenciales biomarcadores. Se trata de moléculas generadas por el metabolismo celular que se liberan en la sangre y pueden detectarse directamente en la circulación o a través de los pulmones, la orina o la piel.

Sin embargo, distinguir los COV específicos de tumores es difícil debido a la presencia de gases de tejidos no tumorales y factores ambientales. Por lo tanto, es esencial desarrollar modelos preclínicos que imiten con precisión el complejo microambiente del tumor para inducir cambios metabólicos celulares y la secreción de estos compuestos asociados al tumor.