Detecció d'exosomes i de l'ARN que contenen en medis tumorals

Abstract

Els avenços en l’estudi de les bases moleculars del càncer han permès el desenvolupament de nous fàrmacs personalitzats a les necessitats de cada pacient, per tal de maximitzar el seu benefici. Estudis recents suggereixen que els exosomes, vesícules que presenten una mida compresa entre els 30 i els 100 nm, secretats per les cèl·lules tumorals i que contenen diferents biomolècules (mARN, miARN, proteïnes oncogèniques i angiogèniques...), poden ser utilitzades per la caracterització biomolecular del càncer i així, poder dissenyar una teràpia apropiada. No obstant això, la manca de sistemes de detecció de petites concentracions d’exosomes en mostres reals és un obstacle a l’hora de desenvolupar un test de diagnòstic, ja que no és possible normalitzar la quantitat de biomarcador respecte al nombre d’exosomes. L’objectiu del projecte en el qual s’engloba aquest Treball de Fi de Grau és el desenvolupament d’un biosensor ràpid, precís i de simple maneig basat en les guies bimodals per a la detecció d’exosomes, mitjançant un immunoassaig dirigit contra proteïnes de membrana, i la posterior detecció de mARN, corresponent a la variant 1 i 3a/b del gen de fusió EML4-ALK en càncer de pulmó, per mitjà d’un assaig genòmic. El biosensor de guies bimodals possibilita la detecció sense cap tipus de marcatge i la seva integració en dispositius point-of-care, on l’anàlisi es pot realitzar sense cap instrumentació addicional. A més a més, la seva elevada sensibilitat podria permetre detectar ARN directament en mostres reals sense cap amplificació. En conclusió, s’ha desenvolupat un biosensor específic per a la detecció d’exosomes amb la capacitat de detectar-los en mostres de medis tumorals amb un límit de detecció de exosomes/mL. A més a més, en aquest treball s’ha aconseguit dissenyar els bioreceptors que possibilitaran la detecció del mARN contingut, fent els primers passos cap al desenvolupament d’un dispositiu integrat que permetrà la normalització del biomarcador respecte al nombre d’exosomes a temps real.

Advances in the study of the molecular basis in cancer have enabled the development of new personalized drugs customized for each patient in order to maximize their benefits. Recent studies suggest that exosomes, vesicles which have a size between 30 and 100 nm, secreted by tumor cells and which contain different biomolecules (mRNA, miRNA, oncogenic and angiogenic proteins…),can be used for biomolecular cancer characterization and thus, designing an appropriate therapy. However, the lack in the detection systems of small concentrations of exosomes on real samples is an obstacle in developing a diagnostic test, because it is not possible to standardize the amount of biomarker compared the number of exosomes. The aim of the project included in this Final Year Project is the development of a fast, specific and simple handling biosensor, based on bimodal waveguides biosensors for the detection of exosomes using an immunoassay against membrane proteins, and subsequent detection of mRNA corresponding to variant 1 and 3a/b of the fusion gene EML4-ALK in lung cancer, using a genomic test. Bimodal waveguide biosensor makes possible the detection without labelling and their integration in point-of-care devices, where the analysis can be performed without extra instruments. In addition, its high sensitivity could allow directly detection of RNA in real samples without amplification. In conclusion, we have developed a specific biosensor for exosomes detection with the ability to detect them in tumor cell culture with a limit detection of exosomes/mL. Moreover, in this project we have achieved to design bioreceptors that will enable the detection of mRNA content, giving the first steps for the development of an integrated device that will allow the normalization of the biomarker compared to the number of exosomes at real time.