Imágenes de autofluorescencia para identificar tumores resistentes a la radiación

Un sistema de imágenes innovador puede diferenciar entre la respuesta metabólica de las células de cáncer de pulmón resistentes a la radiación y las sensibles a la radiación, según un nuevo estudio.

Investigadores de la Universidad de Arkansas (Fayetteville, EUA) y de la Universidad de Arkansas para Ciencias Médicas (UAMS; Little Rock, EUA) usaron imágenes de autofluorescencia para observar cambios en la nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) y la flavina adenina dinucleótido (FAD), dos moléculas fluorescentes que juegan un papel crítico en las vías metabólicas dentro de las células responsables de la respiración y la producción de energía. Para ello, estudiaron una línea isogénica resistente a la radiación de células de cáncer de pulmón humano, A549, que expresa un nivel significativamente elevado de factor inducible por la hipoxia (HIF-1α) y un catabolismo incrementado de la glucosa en comparación con la línea celular parental sensible a la radiación.

Al medir las contribuciones relativas de NADH y FAD a estos procesos, los investigadores esperaban evaluar los detalles bioquímicos relacionados con el metabolismo celular. Por lo tanto, expusieron las células A549 tanto a la radiación como a la droga de quimioterapia YC-1, un inhibidor potente de HIF-1α. Con la ayuda de la microscopía de fluorescencia, determinaron cambios en la relación óptica redox de FAD/(NADH + FAD) durante un período de 24 horas después del tratamiento con YC-1, con radiación y con radiación e YC-1. También evaluaron los cambios en la organización mitocondrial, la captación de glucosa, las especies de oxígeno reactivo (EOR) y la glutationa reducida.

Encontraron diferencias significativas en la relación redox óptica de las células A549 resistentes a la radiación y sensibles en respuesta a la radiación o al tratamiento con YC-1 solo; sin embargo, el tratamiento combinado eliminó estas diferencias. Según los investigadores, los resultados muestran que la relación óptica de redox puede revelar la radiosensibilización de las células cancerígenas A549 previamente resistentes a la radiación, y también proporciona un método para evaluar la respuesta al tratamiento en biopsias de tumores derivadas de pacientes. El estudio fue publicado el 11 de junio de 2018 en la revista Scientific Reports.

“El uso de imágenes de autofluorescencia del metabolismo celular puede identificar células cancerosas resistentes al tratamiento. Más importante aún, creemos que esta técnica proporciona un método sólido para evaluar la respuesta del tumor al tratamiento y unir los tumores a la terapia correcta”, dijo el autor principal del equipo de ingeniería biomédica, Narasimhan Rajaram, PhD, de la Universidad de Arkansas. “El enfoque de imágenes no destructivas y sin etiquetas es una técnica valiosa para caracterizar la reprogramación metabólica, y tiene una aplicación clínica potencial para identificar la eficacia del tratamiento en organoides derivados de los tumores”.

Los tumores hipóxicos tienden a responder escasamente a la radiación porque el daño del ADN se basa en la presencia de oxígeno. Como regulador de la homeostasis de oxígeno, HIF-1α desempeña un papel clave en la regulación a la baja del consumo de oxígeno mitocondrial y mejora la transcripción de genes glucolíticos importantes; por lo tanto, se ha demostrado que el objetivo de HIF-1α es prometedor en la sensibilización de las células cancerosas resistentes a la radioterapia. Otros factores en el microambiente tumoral, como la pobre perfusión de oxígeno, también pueden contribuir a los niveles elevados de HIF-1α, lo que agrava la respuesta celular a la radiación.