MADRID 23 Ene. (EUROPA PRESS) -
Un equipo de la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos) ha combinado la histología con tecnologías punteras de imagen unicelular para crear mapas espaciales 2D y 3D a gran escala del cáncer colorrectal, publicados en la revista 'Cell', que superponen amplia información molecular a las características histológicas para proporcionar nuevos datos sobre la estructura del cáncer, así como sobre su formación, evolución e interacción con el sistema inmunitario.
El cáncer colorrectal, de crecimiento relativamente lento, a menudo puede tratarse quirúrgicamente si se detecta a tiempo, pero es más difícil de tratar cuanto más tiempo pasa sin detectarse. Además, a pesar de la disponibilidad del proceso de cribado altamente visual, las decisiones de tratamiento de cada paciente siguen guiándose en gran medida por la histología tradicional: los patólogos evalúan el cáncer colorrectal examinando preparaciones de muestras tumorales al microscopio.
"Nuestro método ofrece una ventana molecular a 150 años de diagnóstico patológico y revela que muchos de los elementos y estructuras que tradicionalmente se consideraban aislados están en realidad interconectados de formas inesperadas --afirma Peter Sorger, coautor principal y catedrático Otto Krayer de Farmacología de Sistemas en el Instituto Blavatnik del HMS--. Una analogía es que antes sólo veíamos la cola o la pata del elefante, pero ahora, por primera vez, podemos empezar a ver todo el elefante a la vez".
Los mapas forman parte de los esfuerzos más amplios del equipo por crear atlas de distintos tipos de cáncer que estarán a disposición gratuita de la comunidad científica como parte de la Red de Atlas de Tumores Humanos del Instituto Nacional del Cáncer. Anteriormente, los investigadores utilizaron un método similar para crear mapas detallados del melanoma en estadio inicial, y ya se están elaborando mapas de otros tipos de cáncer. En última instancia, el equipo espera que estos atlas del cáncer impulsen la investigación y mejoren el diagnóstico y el tratamiento.
La histología ha sido durante mucho tiempo la piedra angular del diagnóstico y el tratamiento del cáncer: Los patólogos examinan al microscopio una muestra tumoral teñida con hematoxilina y eosina (H&E) y seleccionan las características clave para determinar el grado y el estadio del cáncer. Los oncólogos utilizan esta información para elaborar un plan de tratamiento, que suele consistir en una combinación de cirugía, fármacos y radioterapia. La histología basada en H&E es relativamente sencilla, barata, rápida y puede revelar mucho sobre un tumor.
"Nuestros mapas actuales del cáncer colorrectal tienen su origen en la patología: a lo largo de 150 años, hemos descubierto las características de H&E más importantes para diagnosticar a un paciente", afirma Sandro Santagata, coautor principal del estudio y profesor asociado de biología de sistemas en el HMS y profesor asociado de patología en el Brigham and Women's Hospital.
Sin embargo, la histología tradicional tiene sus limitaciones, ya que no capta la composición molecular ni la estructura física del cáncer, lo que dificulta el pleno aprovechamiento de la información que los investigadores del cáncer han obtenido en los últimos 50 años. "La histología es muy potente, pero a menudo no sabemos lo que significa en términos moleculares modernos", afirma Sorger.
En el nuevo trabajo, los investigadores combinaron la histología con datos de imagen molecular unicelular adquiridos mediante una técnica de imagen multiplexada denominada inmunofluorescencia cíclica (CyCIF). Utilizaron esta información para crear mapas 2D detallados de grandes regiones de cáncer colorrectal. El primer autor, Jia-Ren Lin, director de plataforma en el Laboratorio de Farmacología de Sistemas del HMS, dirigió un esfuerzo por unir estos mapas para formar una reconstrucción 3D a gran escala de un tumor.
"Nuestros mapas incluyen información sobre casi 100 millones de células de grandes trozos de tumores, y proporcionan una visión bastante inédita del cáncer colorrectal --explica Santagata--. Permiten a los investigadores empezar a plantearse preguntas clave sobre las diferencias entre tejidos normales y tumorales y la variación dentro de un tumor y revelan características arquitectónicas apasionantes que nunca antes se habían observado, así como cambios moleculares asociados a estas características".
Los mapas mostraron que un mismo tumor puede tener secciones más y menos invasivas, y regiones de aspecto más o menos maligno, lo que da lugar a gradientes histológicos y moleculares en los que una parte del tumor transita a la siguiente. A partir de aquí los científicos pueden explorar qué impulsa estas diferencias dentro de cada tumor.
Por ejemplo, los mapas mostraron que los entornos inmunitarios variaban drásticamente dentro de un mismo tumor. "Eran tan diferentes dentro de un mismo tumor como entre tumores distintos, lo cual es importante porque lo que se busca con la inmunoterapia son las interacciones tumor-inmunitarias --explica Sorger--. Al igual que en el melanoma, los investigadores observaron que las células T encargadas de combatir el cáncer no eran suprimidas directamente por las células tumorales, sino por otras células inmunitarias del entorno tumoral".
"Esto nos da una idea totalmente nueva de lo diversos y plásticos que son los entornos tumorales: son comunidades ricas, y ahora estamos mejor equipados para averiguar cómo se desarrollan", añade Santagata.
Los mapas también aportaron nuevos conocimientos sobre la arquitectura de los tumores. "Se trata de una nueva visión de estas estructuras tumorales que nunca antes habíamos apreciado --subraya Santagata--. Como podemos verlas en 3D, tenemos una visión nítida y limpia de las estructuras, y ahora podemos estudiar por qué están ahí, cómo se forman y cómo moldean la evolución tumoral".
En última instancia, el objetivo de estos mapas del cáncer colorrectal es el mismo que el de todos los atlas del cáncer que está desarrollando el equipo: avanzar en la investigación y mejorar el diagnóstico y el tratamiento. La medicina de precisión, que consiste en adaptar la terapia al cáncer de cada paciente, se está convirtiendo en una parte cada vez más importante del tratamiento, señala Sorger, aunque sólo con la patología y la genética se puede llegar hasta cierto punto.
Ahora, los investigadores quieren perfeccionar su capacidad para crear reconstrucciones tridimensionales de tumores y seguir integrando nuevas tecnologías de imagen en sus mapas. También quieren crear una cohorte mayor de muestras de cáncer colorrectal para cartografiarlas y explorar la biología básica de la enfermedad que sus mapas han puesto de relieve.
Para Sorger, el proyecto representa una colaboración inusual entre patólogos, ingenieros y científicos computacionales: A medida que llegaban los datos de las imágenes, los científicos informáticos utilizaban el aprendizaje automático para identificar hallazgos interesantes que presentaban a los patólogos, y los patólogos marcaban las características clave para analizarlas con el aprendizaje automático.
El equipo eligió el melanoma y el cáncer colorrectal como punto de partida porque son cánceres comunes con necesidades médicas no cubiertas que consisten en tumores sólidos de gran tamaño y requieren importantes decisiones de tratamiento. A continuación, los investigadores planean abordar el cáncer de mama y el cáncer cerebral. También quieren formar a otros científicos en el uso de las tecnologías de imagen para construir sus propios mapas del cáncer, lo que allanaría el camino para la creación de aún más atlas.
"Está comenzando una nueva era en la patología molecular, y ésta es una mirada profunda a un tumor que nos está mostrando lo extraordinarios que pueden ser los hallazgos", destaca Santagata.
