Publicado 31/05/2022 07:09

Desarrollan una nueva tecnología que podría convertir las biopsias en algo del pasado

Archivo - Biopsia líquida
Archivo - Biopsia líquida - ROCHE - Archivo

MADRID, 31 May. (EUROPA PRESS) -

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, ha desarrollado una tecnología que podría sustituir las biopsias y la histología convencionales por imágenes en tiempo real dentro del cuerpo vivo.

Descrito en un nuevo artículo publicado en la revista 'Nature Biomedical Engineering', 'MediSCAPE' es un microscopio 3D de alta velocidad capaz de capturar imágenes de las estructuras de los tejidos que podrían guiar a los cirujanos para navegar por los tumores y sus límites sin necesidad de extraer tejidos y esperar los resultados de la patología.

En muchos procedimientos médicos, sobre todo en la cirugía y el cribado del cáncer, es habitual que los médicos realicen una biopsia, cortando pequeños trozos de tejido para poder observarlos más de cerca con un microscopio.

"La forma en que se procesan las muestras de biopsia no ha cambiado en 100 años: se cortan, se fijan, se incrustan, se cortan, se tiñen con colorantes, se colocan en un portaobjetos de cristal y un patólogo las observa con un simple microscopio. Por eso, después de una biopsia pueden pasar días hasta que se conozca el diagnóstico", explica Elizabeth Hillman, profesora de ingeniería biomédica y radiología de la Universidad de Columbia y autora principal del estudio.

El grupo de Hillman soñó con una alternativa audaz, preguntándose si podrían capturar imágenes del tejido mientras aún está dentro del cuerpo. "Una tecnología de este tipo podría dar al médico información en tiempo real sobre el tipo de tejido que está viendo sin tener que esperar tanto --explica--. Esta respuesta instantánea les permitiría tomar decisiones informadas sobre la mejor manera de extirpar un tumor y asegurarse de que no queda ninguno".

Otra de las grandes ventajas de este método es que extirpar un tejido sólo para averiguar de qué se trata es una decisión difícil para los médicos, especialmente en el caso de tejidos preciosos como el cerebro, la médula espinal, los nervios, el ojo y zonas de la cara. Esto significa que los médicos pueden pasar por alto áreas importantes de la enfermedad.

"Como podemos obtener imágenes del tejido vivo, sin cortarlo, esperamos que 'MediSCAPE' haga que esas decisiones sean cosa del pasado", dice Hillman.

Aunque ya existen algunos microscopios de orientación quirúrgica, sólo proporcionan a los médicos una imagen de un pequeño y único plano en 2D, lo que dificulta el estudio rápido de zonas más amplias de tejido y la interpretación de los resultados. Además, estos microscopios suelen requerir la inyección de un colorante fluorescente en el paciente, lo que lleva tiempo y puede limitar su uso en determinados pacientes.

Durante la última década, Hillman, que también es profesor Herbert y Florence Irving en el Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de Columbia, ha estado desarrollando nuevos tipos de microscopios para la investigación neurocientífica que pueden capturar imágenes 3D muy rápidas de muestras vivas como gusanos diminutos, peces y moscas para ver cómo se disparan las neuronas en todo su cerebro y cuerpo cuando se mueven.

El equipo decidió probar si su tecnología, denominada SCAPE (por Swept Confocally Aligned Planar Excitation microscopy) podía ver algo útil en tejidos de otras partes del cuerpo.

"Uno de los primeros tejidos que examinamos fue el riñón fresco de un ratón, y nos quedamos sorprendidos al ver estructuras magníficas que se parecían mucho a las que se obtienen con la histología estándar", explica Kripa Patel, recién graduada del laboratorio de Hillman y autora principal del estudio.

"Lo más importante es que no añadimos ningún colorante al ratón: todo lo que vimos fue la fluorescencia natural del tejido, que normalmente es demasiado débil para verla --añade--. Nuestro microscopio es tan eficiente que pudimos ver bien estas débiles señales, aunque también estábamos tomando imágenes de volúmenes enteros en 3D a velocidades lo suficientemente rápidas como para vagar en tiempo real, escaneando diferentes áreas del tejido como si estuviéramos sosteniendo una linterna".

Patel podía incluso unir los volúmenes adquiridos y convertir los datos en grandes representaciones 3D del tejido que un patólogo podía examinar como si se tratara de una caja completa de diapositivas de histología.

"Esto era algo que no esperaba: poder ver las estructuras en 3D desde distintos ángulos", reconoce la doctora Shana Coley, patóloga renal del Centro Médico de la Universidad de Columbia que colaboró estrechamente en el estudio.

"Encontramos muchos ejemplos en los que no habríamos podido identificar una estructura a partir de una sección 2D en un portaobjetos de histología, pero en 3D podíamos ver claramente su forma --explica--. En la patología renal en particular, donde trabajamos habitualmente con cantidades muy limitadas de tejido, cuanta más información podamos obtener de la muestra, mejor para ofrecer una atención más eficaz al paciente".

El equipo demostró la potencia de 'MediSCAPE' para una amplia gama de aplicaciones, desde el análisis del cáncer de páncreas en un ratón hasta el interés de Coley por la evaluación rápida y no destructiva de órganos humanos trasplantados, como los riñones. Coley ayudó al equipo a obtener muestras frescas de riñones humanos para demostrar que 'MediSCAPE' podía ver signos reveladores de enfermedades renales que se ajustaban bien a las imágenes histológicas convencionales.

El equipo también se dio cuenta de que, al obtener imágenes de los tejidos mientras están vivos en el cuerpo, podían obtener incluso más información que de las biopsias extirpadas sin vida. Descubrieron que podían visualizar el flujo sanguíneo a través de los tejidos y ver los efectos a nivel celular de la isquemia y la reperfusión (cortar el suministro de sangre al riñón y dejar que vuelva a fluir).

"Es muy importante saber si los tejidos se mantienen sanos y reciben un buen suministro de sangre durante los procedimientos quirúrgicos --subraya Hillman--. También nos dimos cuenta de que si no tenemos que extirpar (y matar) los tejidos para mirarlos, podemos encontrar muchos más usos para 'MediSCAPE', incluso para responder a preguntas sencillas como "¿qué tejido es éste?" o para navegar alrededor de nervios preciosos. Ambas aplicaciones son realmente importantes para las cirugías robóticas y laparoscópicas, en las que los cirujanos están más limitados en su capacidad de identificar e interactuar con los tejidos directamente".

Un paso final crítico para el equipo fue reducir el gran formato de los microscopios SCAPE estándar del laboratorio de Hillman a algo que cupiera en un quirófano y pudiera ser utilizado por un cirujano en el cuerpo humano. El becario posdoctoral Wenxuan Liang trabajó con el equipo para desarrollar una versión más pequeña del sistema con un mejor factor de forma, y una tapa de imagen estéril.

La candidata al doctorado Malte Casper ayudó a realizar la primera demostración del equipo de 'MediSCAPE' en un ser humano vivo, recogiendo imágenes de una serie de tejidos dentro y alrededor de la boca. Los resultados incluyeron la obtención rápida de imágenes mientras un voluntario lamía literalmente el extremo de la sonda de imagen, produciendo vistas detalladas en 3D de las papilas de la lengua.

El equipo, ansioso por llevar esta tecnología al siguiente nivel con un ensayo clínico de mayor envergadura, trabaja actualmente en la comercialización y la aprobación de la FDA. "Estamos tan asombrados de ver lo que 'MediSCAPE' revela cada vez que lo utilizamos en un nuevo tejido, y sobre todo de que apenas hayamos necesitado añadir colorantes o tinciones para ver estructuras que los patólogos pueden reconocer", asegura.