Un equipo de la Universidad de Shenzhen desarrolló un dispositivo que combina nanoestructuras de ADN, puntos cuánticos y edición genética CRISPR para identificar biomarcadores cancerígenos en concentraciones subatmolares.
Detectar el cáncer en sus etapas más tempranas ha sido uno de los mayores desafíos de la medicina moderna. El obstáculo principal es que los biomarcadores —proteínas, fragmentos de ADN y otras moléculas que delatan la presencia de la enfermedad— circulan en concentraciones ínfimas cuando el tumor aún no ha crecido lo suficiente para ser visible en una tomografía. Los métodos convencionales, además, suelen requerir procesos de amplificación molecular que encarecen y alargan los análisis.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Shenzhen, en China, podría haber encontrado una salida a ese callejón. Su propuesta, publicada en la revista Optica, es un sensor óptico capaz de identificar biomarcadores cancerígenos en niveles subatmolares, es decir, en cantidades tan pequeñas que los sistemas tradicionales simplemente no logran registrar.
El corazón del dispositivo es un fenómeno conocido como generación de segundos armónicos (SHG), un proceso óptico no lineal en el que la luz que incide sobre una superficie emerge con la mitad de su longitud de onda original. Este proceso ocurre sobre una capa de disulfuro de molibdeno (MoS2), un semiconductor bidimensional.
Sobre esa superficie, el equipo ensambló tetraedros de ADN —nanoestructuras piramidales autoensambladas— que fijan puntos cuánticos a distancias precisas. Esos puntos refuerzan el campo óptico local y amplifican la señal SHG.
Luego entra en juego el sistema CRISPR-Cas12a: cuando esta proteína reconoce el biomarcador objetivo en la muestra, corta el ADN que sostiene los puntos cuánticos y la señal SHG cae de forma medible. Esa caída es la alarma que indica la presencia del marcador cancerígeno.
"En lugar de considerar el ADN únicamente como una sustancia biológica, lo utilizamos como bloques programables, lo que nos permite ensamblar los componentes de nuestro sensor con precisión nanométrica", explicó Han Zhang, líder del equipo.
Los investigadores validaron el sensor utilizando miR-21, un microARN asociado al cáncer de pulmón. Primero confirmaron su funcionamiento en solución de laboratorio y luego lo aplicaron directamente en muestras de suero humano de pacientes reales, simulando las condiciones de un análisis clínico.
Los resultados fueron contundentes: el dispositivo no solo detectó el biomarcador objetivo con alta sensibilidad, sino que ignoró otras cadenas de ARN similares, demostrando una notable especificidad. "El sensor funcionó excepcionalmente bien, demostrando que la integración de la óptica, los nanomateriales y la biología puede ser una estrategia eficaz", señaló Zhang.
Aunque el estudio se centró en el cáncer de pulmón, la plataforma fue concebida como un sistema programable y adaptable.
Los investigadores señalan que, con los ajustes adecuados, podría emplearse para detectar virus, bacterias, toxinas ambientales e incluso biomarcadores relacionados con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Su potencial también alcanza el seguimiento de tratamientos: el dispositivo permitiría monitorear con frecuencia la respuesta a fármacos sin depender exclusivamente de estudios de imagen realizados con meses de diferencia.
El equipo ya tiene la vista puesta en el futuro. El objetivo inmediato es miniaturizar el sistema óptico para desarrollar una versión portátil que pueda usarse en hospitales, clínicas y entornos con recursos limitados. Si ese paso se concreta, un análisis de sangre rutinario podría convertirse en la primera línea de defensa contra uno de los cánceres más letales del mundo, mucho antes de que el tumor sea siquiera visible.
