Un sistema de imagenología óptica lleva el diagnóstico molecular al quirófano

De acuerdo con un novedoso estudio, un sistema nuevo de imagenología óptica portátil puede visualizar exitosamente el microentorno tumoral del tejido mamario humano extirpado.

Desarrollado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC; EUA) y en el Hospital de la Fundación Carle (Urbana, IL, EUA), el sistema de imagenología no lineal utiliza pulsos de luz precisos para obtener simultáneamente imágenes del tejido en cuatro modalidades, mostrando los procesos moleculares concurrentes dentro de las células y el tejido en el microentorno del tumor. Por ejemplo, las fibras de colágeno aparecen en verde; las fibras de elastina y el citoplasma celular a base de flavina aparecen en amarillo; las membranas celulares, los límites de los lípidos y las vesículas extracelulares (VE) aparecen en magenta; y la nicotinamida adenina dinucleótido en las células y los lípidos aparece en cian.

Para demostrar la viabilidad del sistema de imagenología en el quirófano, los investigadores obtuvieron imágenes de tejidos de mama humanos no tratados intraoperatoriamente de 29 pacientes con cáncer de mama utilizando contrastes ópticos sin etiquetas, correlacionados con hallazgos histológicos, que permitieron la caracterización en el punto de procedimiento del microambiente tumoral dentro de los 30 minutos de la extracción del tejido enfermo. Se encontró que las densidades de VE aumentaron con un mayor grado histológico y una distancia de tumor a margen más corta, y fueron significativamente más altas que en las de siete pacientes sin cáncer a quienes les practicaron una cirugía de reducción mamaria. El estudio fue publicado el 19 de diciembre de 2018 en la revista Science Advances.

“Las VE juegan un papel esencial en la progresión del cáncer. Se puede desarrollar la cuantificación de las densidades de VE como un biomarcador potencial para futuros diagnósticos de cáncer”, dijo el estudiante de posgrado y autor, Yi Sun, MSc. “Lo que observamos sobre las vesículas extracelulares es significativo, pero solo se pudo determinar con exactitud con nuestro sistema nuevo. Nuestra técnica de imagenología funciona bien con las rutinas actuales de tratamiento del cáncer y está libre de cualquier forma de perturbación”.

“Creemos que capturar las características celulares y moleculares dinámicas en muestras de tejido recién extraídas o biopsiadas contiene valiosa información diagnóstica y pronóstica que se pierde actualmente cuando las muestras se colocan en un fijador y esencialmente se matan rápidamente para preservar la estructura”, dijo el autor principal, el Profesor Stephen Boppart, PhD, del Instituto Beckman para Ciencia y Tecnología Avanzada de la UIUC. “Nuestra plataforma de imagenología y metodología nos permite extraer esta nueva información en tiempo real en el punto de procedimiento”.

Las VE asociadas a tumores desempeñan funciones importantes en la comunicación intercelular, tanto dentro como fuera del microambiente tumoral, promoviendo la progresión tumoral dirigiendo los eventos y cambios asociados con el cáncer. Se han propuesto e investigado diversos métodos de detección de VE, como la citometría de flujo realizada en exosomas circulantes, la inmunodetección y los métodos basados en marcadores de fluorescencia para la visualización, pero ninguno carece de etiquetas. Se han realizado pocos intentos para estudiar las VE humanas utilizando imágenes sin etiquetas de tejidos tumorales humanos nuevos sin tratar o sin colorear.

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Universidad de Illinois
Hospital de la Fundación Carle