El melanoma es la forma más mortal de cáncer de piel, con más de 232, 000 nuevos casos y 55, 000 muertes por año en todo el mundo. Aquellos con piel clara o cabello rojo a menudo son propensos a melanomas difíciles de detectar, a menudo causado por las propiedades de los pigmentos dentro de la piel llamados melaninas. Las personas de piel clara tienen una mayor concentración de la melanina conocida como feomelanina en la piel. y una probabilidad correspondiente más alta de desarrollar melanoma, en particular, un subtipo difícil de detectar conocido como melanoma amelanótico. En altas concentraciones, La feomelanina es responsable del rojizo anaranjado en el cabello, pero es esencialmente invisible en la piel.

Mientras que la eumelanina, el pigmento marrón-negro que se encuentra en la mayoría de los melanomas, se puede ver fácilmente, la feomelanina de color claro es difícil de detectar; incluso con los avances en microscopía moderna, la comprensión de la molécula de feomelanina y su papel en el melanoma ha eludido a los científicos.

Recientemente, Los investigadores del Centro Wellman de Fotomedicina del Hospital General de Massachusetts han logrado un gran avance para detectar y estudiar esta elusiva molécula en la piel. Sam Osseiran, un científico del equipo dirigido por el profesor de la Universidad de Harvard Conor Evans, presentará sus hallazgos en el OSA Biophotonics Congress:Optics in the Life Sciences Meeting, celebrado del 2 al 5 de abril en San Diego, California, ESTADOS UNIDOS.

La investigación del grupo Evans se centra en el uso de una técnica de imágenes de alta resolución llamada microscopía coherente anti-Stokes Raman Scatterings (CARS), una variante de la espectroscopia Raman más utilizada que permite obtener imágenes químicamente específicas mediante la detección de vibraciones moleculares.

Evans, cuyo grupo de investigación traslacional se especializa en microscopía y espectroscopía para comprender las afecciones del cáncer y la dermatología, dice que la suposición común sobre la localización y la obtención de imágenes de feomelanina es que "realmente no hay una buena manera de ver este pigmento, en su mayoría invisible, cuando se encuentra en la piel".

Pero el jefe de dermatología del general de Massachusetts, David Fischer, se acercó a Evans y decidieron colaborar. El equipo de investigación de Evans asumió el desafío de la obtención de imágenes con feomelanina. "Así que mi equipo puso nuestras cabezas juntas, buscando formas de verlo, "Dijo Evans.

Mientras que otra tecnología óptica, llamada microscopía de absorción transitoria, ofrece posibilidades para estudiar la feomelanina, este método es complejo y no se presta fácilmente a la práctica clínica.

"Empezamos a revisar la literatura Raman, "Dijo Evans." La espectroscopia Raman es una técnica muy madura que le permite detectar moléculas por sus vibraciones químicas únicas, que se derivan a su vez de la estructura de las moléculas. La microscopía CARS es una herramienta Raman coherente que es similar a usar un diapasón para detectar específicamente estructuras moleculares ".

Afortunadamente, La microscopía CARS resultó exitosa para obtener imágenes de feomelanina. "La feomelanina tiene una estructura química única, no hay nada igual en el cuerpo, Evans dijo. comenzamos a observar la estructura molecular y notamos que había una vibración molecular única correspondiente que podría ser útil para obtener imágenes del pigmento con microscopía CARS ".

Evans le da mucho crédito a su equipo de investigación, Sam Osseiran y la investigadora postdoctoral Tracy Wang, por liderar el camino en el desarrollo y perfeccionamiento del método de microscopía CARS para obtener imágenes de feomelanina. En general, La microscopía CARS utiliza dos láseres enfocados en una muestra cuya diferencia de energía está "sintonizada" a vibraciones moleculares específicas para generar información de imágenes de alta resolución.

"El trabajo dirigido por Tracy fue realmente una aplicación bastante novedosa de la microscopía CARS para apuntar a esta biomolécula que nadie más ha intentado hacer antes, ", Dijo Osseiran." Ajustamos nuestro sistema y alineamos y sintonizamos todo para que pudiéramos apuntar específicamente a este pigmento de melanina, feomelanina ".

Casualmente, mientras desarrolla su método de imagen CARS, el grupo encontró un método complementario que podría usarse para la detección simultánea de eumelanina llamado microscopía de absorción de frecuencia suma (SFA). SFA utiliza un esquema de modulación de señal que puede detectar ambas especies de melanina. Esta herramienta de imagen adicional es importante, como la mayoría de los humanos producen ambas especies dentro de la piel, haciendo que el mapeo de la distribución y cantidad de ambos pigmentos sea importante.

"Las imágenes de absorción de frecuencia de suma le permiten visualizar dónde se encuentran todos los absorbentes de melanina dentro del tejido, ", dijo Evans." Como tanto CARS como SFA se pueden llevar a cabo al mismo tiempo, estas dos técnicas se pueden usar juntas para obtener imágenes simultáneamente de ambos pigmentos de melanina ".

Wang y Osseiran creen que su método CARS y SFA podría ser muy útil para futuras investigaciones sobre el melanoma y su tratamiento. así como observar los cambios que ocurren con las especies de melanina en diferentes estados. "Estamos agregando otra herramienta a nuestro cinturón de herramientas aquí en nuestras investigaciones del melanoma, "Dijo Osseiran.

El motivador original del estudio, David Fischer, cree que un beneficio muy importante del trabajo podría ser su papel potencial en el diagnóstico del cáncer.

"Esto puede ofrecer una nueva herramienta para el diagnóstico temprano de algunos de los melanomas más letales, posiblemente en una etapa en la que aún podrían ser curables, "dijo Fisher." Una y otra vez, está comprobado que el diagnóstico precoz salva vidas ".