Las áreas de hipoxia, o bajo nivel de oxígeno en los tejidos, son características de los cánceres de rápido crecimiento y de los bloqueos o estrechamientos en los vasos sanguíneos, como el accidente cerebrovascular o la enfermedad de las arterias periféricas. Los investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado una forma de encontrar manchas hipóxicas de manera no invasiva entiempo real.
Los investigadores desarrollaron una baliza molecular sensible al oxígeno que emite señales de ultrasonido en respuesta a la luz, un proceso llamado imagen fotoacústica, un método menos invasivo, de mayor resolución y menos costoso que el estándar clínico actual, que utiliza moléculas radiactivas y emisión de positrones.escaneos de tomografía. En un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores demostraron la capacidad de la sonda para obtener imágenes de tumores hipóxicos y arterias constreñidas en ratones.
"Podríamos darle a un médico una vista tridimensional en tiempo real del tejido para guiar los procedimientos quirúrgicos y los planes de tratamiento", dijo el profesor de química Jefferson Chan, el líder del estudio. La estudiante graduada Hailey Knox y el profesor de bioingeniería Wawrzyniec LawrenceDobrucki fueron coautores del artículo.
"La capacidad de detectar esto de una manera que no requiere cirugía o no se basa en métodos indirectos es realmente poderosa, porque en realidad se puede ver como se está desarrollando", dijo Chan.
Los métodos actuales para detectar la hipoxia en el tejido solo pueden identificar la hipoxia crónica y, por lo tanto, no pueden ayudar a los médicos a encontrar cánceres agresivos o afecciones agudas como un derrame cerebral que requieren intervención inmediata, dijo Chan. Estos métodos se limitan a procedimientos invasivos que involucran agujas de electrodos grandes o indirectosimágenes con sondas radiactivas, que tienen los desafíos adicionales de la activación e interferencia fuera del objetivo.
Las sondas moleculares que el grupo de Chan desarrolló solo se activan cuando falta oxígeno. Cuando son excitadas por la luz, producen una señal de ultrasonido, lo que permite obtener imágenes tridimensionales directas de las áreas hipóxicas. Probaron el sistema en cultivos celulares y luego en ratones vivos.con cáncer de mama y ratones con arterias constreñidas en sus piernas.
"El sistema que utilizamos en este estudio es un sistema preclínico para animales. Sin embargo, en un entorno clínico, puede tomar una máquina de ultrasonido normal y equiparla con una fuente de luz; puede comprar LED por alrededor de $ 200 que sonlo suficientemente potente y seguro para aplicaciones clínicas ", dijo Chan. Los médicos administrarían las moléculas fotoacústicas al paciente, ya sea inyectando en una vena o directamente en el sitio del tumor, luego usarían la máquina de ultrasonido modificada para visualizar el área de interés.
Los investigadores descubrieron que su método fotoacústico podría encontrar hipoxia pocos minutos después de que la arteria de un ratón se contrajera, lo que promete encontrar rápidamente sitios de accidente cerebrovascular o coágulos de sangre en el tejido profundo. En los ratones con cáncer, las sondas permitieron una ecografía 3D detallada.imágenes de tumores hipóxicos.
"Sabemos que muchos tumores son hipóxicos, se han desarrollado muchos tratamientos nuevos que se activan en condiciones deficientes en oxígeno. Pero han sido inconsistentes en los ensayos clínicos, porque no todos los tumores son hipóxicos", dijo Chan ".Esto les brinda a los científicos y a los médicos una forma no invasiva de mirar dentro de los tumores y determinar si el tumor de un paciente es hipóxico y si serían un buen candidato para un nuevo fármaco. Si el tumor no se ve muy hipóxico, deberían seguir un plan de tratamiento diferente"
Otra ventaja es el bajo costo de producir las moléculas y su larga vida útil, dijeron los investigadores. Pueden permanecer estables durante años, mientras que las moléculas radiactivas deben usarse poco después de la fabricación y requieren capacitación especial para su uso.
El grupo de Chan está explorando otros tipos de moléculas fotoacústicas que podrían generar imágenes de otras afecciones. Por ejemplo, están trabajando en sondas que pueden detectar cánceres específicos para que puedan encontrar cualquier lugar donde el cáncer se haya diseminado o metastatizado en el cuerpo de un paciente.
"No solo puede detectar un cáncer y descubrir sus propiedades, sino que tiene muchas vías para la atención del paciente. Podemos ver todo el iceberg en lugar de la punta del iceberg", dijo Chan.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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