Un equipo de científicos e ingenieros de la Universidad de Texas en Austin ha inventado una herramienta poderosa que identifica rápida y exactamente el tejido canceroso durante la cirugía, entregando resultados en aproximadamente 10 segundos, más de 150 veces más rápido que la tecnología existente.MasSpec Pen es un instrumento portátil innovador que brinda a los cirujanos información diagnóstica precisa sobre qué tejido cortar o preservar, lo que ayuda a mejorar el tratamiento y a reducir las posibilidades de recurrencia del cáncer.
La investigación se describe en la edición del 6 de septiembre de la revista Medicina traslacional de la ciencia .
"Si hablas con pacientes con cáncer después de la cirugía, una de las primeras cosas que muchos dirán es 'Espero que el cirujano haya eliminado todo el cáncer'", dice Livia Schiavinato Eberlin, profesora asistente de química en UT Austin, quien diseñó elestudió y dirigió al equipo: "Es desgarrador cuando ese no es el caso. Pero nuestra tecnología podría mejorar enormemente las probabilidades de que los cirujanos realmente eliminen hasta el último rastro de cáncer durante la cirugía".
El método actual de vanguardia para diagnosticar cánceres y determinar el límite entre el cáncer y el tejido normal durante la cirugía, llamado Análisis de sección congelada, es lento y, a veces, inexacto. Cada muestra puede tomar 30 minutos o más para prepararse e interpretarsepor un patólogo, lo que aumenta el riesgo para el paciente de infección y los efectos negativos de la anestesia. Y para algunos tipos de cáncer, la interpretación de la sección congelada puede ser difícil, produciendo resultados poco confiables en hasta 10 a 20 por ciento de los casos.
Sin embargo, en las pruebas en tejidos extraídos de 253 pacientes con cáncer humano, el bolígrafo MasSpec tardó unos 10 segundos en proporcionar un diagnóstico y fue más del 96 por ciento preciso. La tecnología también fue capaz de detectar cáncer en regiones marginales entre tejidos normales y cancerosospresentaba una composición celular mixta. El equipo espera comenzar a probar esta nueva tecnología durante las cirugías oncológicas en 2018.
"Siempre que podamos ofrecerle al paciente una cirugía más precisa, una cirugía más rápida o una cirugía más segura, eso es algo que queremos hacer", dice James Suliburk, jefe de cirugía endocrina en Baylor College of Medicine y colaborador en el proyecto"Esta tecnología hace las tres cosas. Nos permite ser mucho más precisos en cuanto al tejido que eliminamos y lo que dejamos".
Aunque maximizar la eliminación del cáncer es fundamental para mejorar la supervivencia del paciente, la eliminación de demasiado tejido sano también puede tener profundas consecuencias negativas para los pacientes: por ejemplo, los pacientes con cáncer de mama podrían experimentar un mayor riesgo de efectos secundarios dolorosos y daño nervioso, además de los impactos estéticosLos pacientes con cáncer de tiroides podrían perder la capacidad del habla o la capacidad de regular los niveles de calcio del cuerpo de formas importantes para la función muscular y nerviosa.
Esta investigación fue realizada por un equipo interdisciplinario, fusionando los campos de la química, la ingeniería y la medicina. Otros colaboradores principales incluyen a Thomas Milner, profesor de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería Cockrell de UT Austin y miembros de su laboratorio; Jialing Zhang, investigador asociado enEberlin Lab en UT Austin, que dirigió el trabajo experimental con otros miembros del laboratorio; Anna Sorace, profesora asistente en la Facultad de Medicina Dell de UT Austin; Chandandeep Nagi y Wendong Yu, profesores de patología en Baylor College of Medicine, y Jinsong Liu, profesor de patología.en el Centro de Cáncer MD Anderson de la Universidad de Texas.
El equipo y UT Austin han presentado solicitudes de patentes de Estados Unidos para la tecnología y ahora están trabajando para asegurar las patentes mundiales.
Cómo funciona
Las células vivas, ya sean sanas o cancerosas, producen pequeñas moléculas llamadas metabolitos. Estas moléculas están involucradas en todos los procesos importantes de la vida, como generar energía, crecer y reproducirse, así como otras funciones útiles como eliminartoxinas. Cada tipo de cáncer produce un conjunto único de metabolitos y otros biomarcadores que actúan como huellas dactilares.
"Las células cancerosas tienen un metabolismo desregulado a medida que crecen fuera de control", dice Eberlin. "Debido a que los metabolitos en el cáncer y las células normales son muy diferentes, los extraemos y analizamos con la pluma MasSpec para obtener una huella molecular deltejido. Lo que es increíble es que a través de este proceso químico simple y suave, el lápiz MasSpec proporciona rápidamente información molecular de diagnóstico sin causar daño al tejido ".
La huella molecular obtenida por el lápiz MasSpec de una muestra de tejido no caracterizada se evalúa instantáneamente mediante un software, llamado clasificador estadístico, capacitado en una base de datos de huellas moleculares que Eberlin y sus colegas obtuvieron de 253 muestras de tejido humano.y tejidos cancerosos de mama, pulmón, tiroides y ovario.
Cuando MasSpec Pen completa el análisis, las palabras "Normal" o "Cáncer" aparecen automáticamente en la pantalla de una computadora. Para ciertos tipos de cáncer, como el cáncer de pulmón, también puede aparecer el nombre de un subtipo.
En las pruebas realizadas en muestras humanas, el dispositivo tenía una precisión de más del 96 por ciento para el diagnóstico de cáncer. El equipo también demostró que diagnostica con precisión el cáncer en ratones vivos con tumor durante la cirugía sin causar ningún daño o estrés observable en el tejidoanimales
Los médicos pueden operar el dispositivo de mano desechable fácilmente. Requiere simplemente sostener la pluma contra el tejido del paciente, activar el análisis automático con un pedal y esperar unos segundos para obtener un resultado. Mientras tanto, la pluma libera una gota de agua sobreel tejido y las moléculas pequeñas migran al agua. Luego, el dispositivo lleva la muestra de agua a un instrumento llamado espectrómetro de masas, que detecta miles de moléculas como una huella molecular.
El proceso también es de bajo impacto para los pacientes.
"Al diseñar el bolígrafo MasSpec, nos aseguramos de que el tejido permanezca intacto al entrar en contacto solo con agua y la punta plástica del bolígrafo MasSpec durante el procedimiento", dice Zhang. "El resultado es un dispositivo médico biocompatible y automatizado queestamos muy emocionados de traducir a la clínica muy pronto "
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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