Cuando se trata de cáncer, la claridad es clave. La capacidad de visualizar tumores cancerosos y tejido metastásico en tres dimensiones (3D) puede ayudar a los médicos a diagnosticar el tipo y la etapa precisos del cáncer, al tiempo que informa sobre los mejores métodos de tratamiento. Para obtener un tejido aún más claro para la obtención de imágenes, un equipo de investigación con sede en Japón ha probado la eficacia de hidrogeles especializados. Actuando como una red molecular 3D, estos hidrogeles pueden eliminar rápidamente las grasas de los tejidos, que son un factor de opacificación de los tejidos, sin perder su estructura. El material se utiliza en varios dispositivos biomédicos, incluidos los lentes de contacto.
Publicaron sus resultados en línea el 21 de junio en Biociencia macromolecular con la edición impresa publicada el 16 de septiembre.
Desde 1981, la principal causa de muerte en Japón ha sido el cáncer “, dijo el primer autor Chie Kojima, profesor asociado en el Departamento de Química Aplicada de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de la Prefectura de Osaka.” Necesitamos nuevos métodos de tratamiento y técnicas de diagnóstico. Las imágenes de fluorescencia en 3D son uno de esos enfoques que podrían resultar indispensables para comprender los sistemas multicelulares a la escala de un órgano, ya que pueden brindarnos más información que las imágenes en 2D tradicionales. Esto podría ser útil para la medicina personalizada en el diagnóstico, así como para dilucidar fenómenos biológicos.
Este tipo de imágenes implica etiquetar ciertas máquinas moleculares, como las proteínas, para que emitan fluorescencia con diferentes colores dependiendo de cuáles sean. Las señales brillantes se pueden ver en una variedad de muestras, desde organismos completos hasta el nivel celular. Sin embargo, la mayoría de los tejidos son opacos, lo que bloquea la capacidad de ver estas señales. En las imágenes 2D, las muestras se cortan en rodajas finas, lo que hace que las señales sean fáciles de ver, pero elimina la capacidad de visualizar el sistema completo en 3D.
Anteriormente, los investigadores habían utilizado un enfoque conocido como CLARITY, en el que los tejidos están incrustados en hidrogeles de poliacrilamida. Las grasas se eliminan de los tejidos y se ajusta el índice de refracción de los medios. Las señales brillantes etiquetadas se pueden visualizar en 3D, pero el tejido canceroso tarda un mes en desaparecer, demasiado tiempo para un paciente que espera un diagnóstico, según Kojima. En ese tiempo, el tumor probablemente se habría extendido.
El tiempo del proceso de limpieza óptica en el método CLARITY debe acortarse para aplicaciones prácticas “, dijo Kojima.
Para reducir este tiempo, los investigadores utilizaron hidrogeles de ion híbrido, que están equilibrados en sus moléculas cargadas y mantienen la estructura de las muestras de tejido. De varias combinaciones de hidrogel de ion híbrido, el equipo descubrió que los hidrogeles de polímero que imitan las moléculas de grasa en el tejido parecen limpiar ópticamente los tejidos tumorales más rápido. Según Kojima, los hidrogeles son altamente osmóticos, lo que puede ayudar a extraer otros ácidos grasos del tejido.
Las redes vasculares sanguíneas en los tejidos cerebrales murinos, así como los tejidos tumorales metastásicos, podrían visualizarse en 3D utilizando nuestro sistema “, dijo Kojima.
Y pudieron visualizar los tejidos tumorales más rápido que en sus intentos anteriores: lo que antes requería un mes se podía lograr en una semana con el enfoque mejorado.
Los investigadores continúan explorando la técnica y cómo aplicarla para diagnosticar el cáncer en humanos.
Estamos intentando aplicar nuestro sistema para el diagnóstico patológico “, dijo Kojima.” Esperamos que sea posible diagnosticar una muestra de biopsia completa, en lugar de cortes finos, lo que podría prevenir la supervisión de cánceres pequeños.
Otros colaboradores incluyen a Takayuki Koda y Akikazu Matsumoto, Departamento de Química Aplicada, Escuela de Graduados de Ingeniería, Universidad de la Prefectura de Osaka; Tetsuro Nariai y Junji Ichihara, Laboratorio de Investigación de Biociencias, Sumitomo Chemical Company, Ltd .; y Kikuya Sugiura, Departamento de Patobiología Avanzada, Escuela de Graduados en Ciencias de la Vida y del Medio Ambiente, Universidad de la Prefectura de Osaka.
Este proyecto de investigación cuenta con el apoyo del Centro Central de Investigación Clínica y Traslacional de la Universidad de Osaka y la Agencia Japonesa de Investigación y Desarrollo Médico (AMED) como parte del programa de Investigación Traslacional; Promoción estratégica para la aplicación práctica de Tecnología médica INnovadora (TR-SPRINT), Proyecto de promoción de iniciativas de desarrollo e investigación colaborativa interdisciplinaria (JP 21lm0203014).
FUNDADOR: Centro Central de Investigación Clínica y Traslacional de la Universidad de Osaka y la Agencia Japonesa para la Investigación y el Desarrollo Médico (AMED)
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