Las decisiones sobre el tratamiento del cáncer podrían adaptarse mejor a los pacientes individuales con la adopción de un nuevo método de imagen desarrollado por investigadores de la Universidad de Michigan que mapea la composición química del tumor de un paciente.

Hoy en día, los métodos de tratamiento para el cáncer, ya sea cirugía, radioterapia o inmunoterapia, se recomiendan principalmente en función de la ubicación, el tamaño y la agresividad del tumor. Esta información generalmente se obtiene mediante imágenes anatómicas: resonancia magnética o tomografía computarizada o ultrasonido y mediante ensayos biológicos realizados en tejidos obtenidos por biopsias de tumores.

Sin embargo, el entorno químico de un tumor tiene un efecto significativo sobre la eficacia de un tratamiento en particular. Por ejemplo, un bajo nivel de oxígeno en el tejido tumoral reduce la eficacia de la radioterapia.

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Michigan y dos universidades de Italia ha demostrado que un sistema de imágenes que utiliza nanopartículas especiales puede proporcionar un mapa químico de alta resolución en tiempo real que muestra la distribución de sustancias químicas de interés en un tumor.

Podría conducir a una forma de ayudar a los médicos a hacer mejores recomendaciones sobre la terapia del cáncer adaptada a un paciente en particular : la medicina de precisión.

Su investigación, publicada en ACS Nano, informa sobre la primera demostración de un método de imagen química in vivo generalizable a cualquier sustancia química de interés, según el profesor de química de la UM Raoul Kopelman, uno de los autores principales del artículo.

Los investigadores utilizaron un método para la « imagen química » de los tejidos llamado imagen química fotoacústica o PACI.

« La novedad de este método es que se realiza in vivo, directamente dentro del cuerpo », dijo Kopelman.

El equipo probó su sistema en ratones a los que se les implantó tejido de una biopsia del tumor de un paciente, llamado xenoinjerto. Los xenoinjertos derivados del paciente recapitulan las características genéticas y biológicas del tumor del paciente.

PACI emplea nanopartículas que se han desarrollado en las últimas décadas, por Kopelman y otros, que se pueden inyectar en el ratón para atacar el tumor y detectar una sustancia química particular de interés biomédico, como oxígeno, sodio o potasio.

Cuando este nanosensor es activado por luz láser infrarroja que puede penetrar en los tejidos tumorales, se genera una señal de ultrasonido que puede usarse para mapear la concentración y distribución de esa sustancia química en particular.

El método PACI podría usarse en un xenoinjerto de ratón para seguir repetidamente las características del tumor de un paciente en particular para evaluar el entorno químico del tumor a lo largo del tiempo.

« Esto permitiría la optimización de los métodos de tratamiento para un paciente en particular : la medicina de precisión », dijo Kopelman.

Kopelman y sus colegas emplearon el PACI con una nanopartícula dirigida a detectar oxígeno. Después de la radioterapia del tumor en el ratón, los investigadores encontraron una correlación significativa entre los niveles de oxígeno en cada parte del tumor y qué tan bien la radioterapia destruyó el tejido tumoral : cuanto menor era el oxígeno local en el tejido, menor era la radioterapia local. eficacia.

« Por lo tanto, proporcionamos un método simple, no invasivo y económico para predecir la eficacia de la radioterapia para un tumor dado e identificar regiones resistentes al tratamiento dentro del microambiente del tumor », dijo Kopelman.

« Dicho mapeo químico ayudaría al equipo clínico a prescribir un tratamiento personalizado y óptimo para el tumor de un paciente dado, basado en los nuevos diagnósticos del mapeo químico del xenoinjerto tumoral ».

En esta investigación, se ha empleado PACI en xenoinjertos derivados de pacientes. El objetivo final sería la capacidad de hacer los mapas químicos en los pacientes directamente.

Eso sería factible, dice Kopelman, con fibra óptica que podría pasar a través del sistema venoso del paciente, como se hace en los procedimientos cardíacos, para acercarse al tumor. El nanosensor luego podría ser activado por el láser, pero requiere nanosensores desarrollados para cada químico de interés, y cada nanosensor debería ser aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos.

Además de Kopelman, los investigadores de la UM incluyen a Janggun Jo, Jeffrey Folz, Celina Kleer, Xueding Wang, Maria Gonzalez, Ahmad Eido, Shilpa Tekula y Roberta Caruso.

Los colaboradores italianos son Sebastiano Andò de la Universidad de Calabria y Alessandro Paolì de la Universidad de Calabria y la Universidad de Padua. El trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud a Kopelman, Wang y Kleer.