Señales que iluminan el cáncer en el interior del cuerpo

Mientras asistía a una clase de diseño de personajes con animadores de Pixar, la investigadora Cristina Zavaleta, fanática desde siempre de Disney y del arte, se fijó en el tipo de pinturas disueltas en agua y de muy alto pigmento que estaban utilizando, las llamadas guaches.

Su textura, brillo y colorido le recordaron a los colorantes que se emplean en los humanos en forma de tintas para tatuajes o incluso en los colorantes alimentarios. Fue en ese momento cuando esta ingeniera biomédica de la Universidad del Sur de California en Estados Unidos, licenciada en Medicina Nuclear, pensó que estos pigmentos podrían tener unas propiedades ópticas interesantes y usarse como agentes de contraste de imagen en fluorescencia para detectar ciertas enfermedades. Y así fue.

Acudió a Adam Sky, un tatuador del área de San Francisco, que rellenó con tintas de tatuaje los 96 pocillos usados como tubos de ensayo de las microplacas de Zavaleta. La científica las examinó luego con un escáner Raman, que permitió iluminar la muestra con un haz de láser monocromático para comprobar cómo interaccionaba con las moléculas.

El resultado fue el hallazgo de huellas digitales espectrales ‘asombrosas’ que podían usarse para codificar y marcar nanopartículas, unas diminutas esferas que transportan los colorantes a través de los vasos sanguíneos en busca de células malignas.

"Encapsulamos diversos pigmentos en nanopartículas, que pueden llevar varios tintes a la vez y dirigirse hacia las células cancerígenas, y los detectamos luego mediante métodos de imágenes ópticas", explica Zavaleta, que se centra en buscar agentes de contraste efectivos para diagnosticar con mayor precisión el cáncer.

Detección temprana del cáncer
En su laboratorio, el equipo de esta investigadora está desarrollando nuevas estrategias de imágenes moleculares mediante fluorescencia e imágenes Raman, dirigidas a la detección de esta enfermedad, que abarca hasta 200 tipos distintos. El objetivo es guiar a los médicos hacia las células cancerosas y brindarles información funcional adicional a los detalles estructurales del tumor que ya con capaces de ver.

"Si pudiéramos darles señales visuales que pudieran ayudarles a diferenciar en tiempo real (en el quirófano) el tumor del tejido normal adyacente podría garantizar la extirpación de todo el tumor y mejorar el resultado general del paciente", subraya la investigadora.

Estas herramientas, aún en fase de experimentación y a falta de más pruebas que garanticen su seguridad en humanos, permiten inyectar en los pacientes estos materiales cubiertos de pigmentos colorantes que aumentan la sensibilidad en las imágenes obtenidas por resonancia magnética o tomografía computerizada.

Así, cuando las nanopartículas se dirigen y concentran en un lugar específico del cuerpo, hacen ‘brillar’ las células malignas y permiten así identificar diferentes tipos de cáncer. Los investigadores pueden de este modo comprobar, por ejemplo, si un pólipo en el colon es cancerígeno o simplemente benigno, sin necesidad de biopsia, según el estudio publicado recientemente en la revista ‘Biomaterials Science’.

Sin embargo, hasta ahora existía un problema de seguridad con el uso de las nanopartículas porque estas tendían a retenerse de manera prolongada en hígado y bazo, los órganos responsables de descomponerlas. Pero los colorantes alimentarios que recubren, por ejemplo, los M&M, son materiales biodegradables y tienen además un tamaño específico para penetrar pasivamente en las áreas del tumor y ser retenidas durante más tiempo para su detección.

En la actualidad, solo tres pigmentos han sido aprobados por la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. (FDA, por sus siglas en inglés) como agentes de contraste para imágenes ópticas. "Todos tienen propiedades fluorescentes y pueden usarse para iluminar estructuras en el cuerpo, generalmente durante la cirugía o la endoscopia", señala Zavaleta.

La comunidad científica tiene que ampliar ahora su ‘paleta de colores’ para guiar mejor a los médicos en la identificación precoz de los cánceres, considera la experta.

Biopsias virtuales para la metástasis
Pero una vez que el tumor haya sido detectado, se están desarrollando otras técnicas inocuas de imagen que permitirán realizar biopsias virtuales. Estos métodos permitirán ver biológicamente en pocos minutos lo que ocurre en el tejido sin necesidad de abrirlo. También conseguirán detectar la posible metástasis, y predecir si el tratamiento funcionará o no.

Es así como el equipo de la Unidad de Imagen Molecular que dirige Francisca Mulero, médica especialista en Energía Nuclear en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), puede ver el interior del organismo gracias a un trabajo aún en fase de experimentación con animales modelo, como el ratón.

En su caso, en lugar de colorantes, los científicos usan agentes de contraste que emiten positrones, la antipartícula del electrón. "Esto nos da una ventaja respecto a otros tipos de contrastes porque atraviesan todo el cuerpo. En estos equipos se introduce al paciente y se ve el tumor en cualquier sitio porque estas partículas atraviesan todos los tejidos y se puede monitorizar", recalca Mulero. Para lograrlo, el grupo de la investigadora marca nanoanticuerpos, que son enviados directamente a la parte específica del tumor. Allí se produce un incremento de señal y de concentración de fotones gamma. "Ahí vemos qué está ocurriendo sin coger muestras del tejido. Es un método no invasivo y servirá para hacer el seguimiento de pacientes", explica la experta.

A diferencia de la técnica de Zavaleta en EE. UU., que permite el diagnóstico precoz del tumor, la investigación de Mulero es muy útil para el estudio de su extensión a otros lugares y la monitorización del tratamiento. "Una vez iniciado el tratamiento podemos ver si hay respuestas y si se debe seguir con él o no", continúa.