Áreas de hipoxia o bajo nivel de oxígeno en los tejidos, son características de los cánceres de rápido crecimiento y de obstrucciones o estrechamiento de los vasos sanguíneos, como accidente cerebrovascular o enfermedad de las arterias periféricas. Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado una forma de encontrar puntos hipóxicos de forma no invasiva en tiempo real.

Los investigadores desarrollaron una baliza molecular sensible al oxígeno que emite señales de ultrasonido en respuesta a la luz. un proceso llamado imagen fotoacústica - menos invasivo, resolución más alta y método menos costoso que el estándar clínico actual, que utiliza moléculas radiactivas y tomografías por emisión de positrones. En un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores demostraron la capacidad de la sonda para obtener imágenes de tumores hipóxicos y arterias constreñidas en ratones.

"Podríamos darle a un médico una imagen tridimensional, vista en tiempo real del tejido para guiar los procedimientos quirúrgicos y los planes de tratamiento, "dijo el profesor de química Jefferson Chan, el líder del estudio. La estudiante de posgrado Hailey Knox y el profesor de bioingeniería Wawrzyniec Lawrence Dobrucki fueron coautores del artículo.

"La capacidad de detectar esto de una manera que no requiera cirugía o no dependa de métodos indirectos es realmente poderosa, porque puedes verlo a medida que se desarrolla, "Dijo Chan.

Los métodos actuales para detectar la hipoxia en los tejidos solo pueden identificar la hipoxia crónica, y, por lo tanto, no puede ayudar a los médicos a encontrar cánceres agresivos o afecciones agudas como un accidente cerebrovascular que requieran una intervención inmediata. Dijo Chan. Dichos métodos se limitan a procedimientos invasivos que implican grandes agujas de electrodos o imágenes indirectas con sondas radiactivas. que tiene los desafíos adicionales de la activación e interferencia fuera del objetivo.

Las sondas moleculares desarrolladas por el grupo de Chan solo se activan cuando falta oxígeno. Cuando se excita con la luz, producen una señal de ultrasonido, permitiendo la obtención de imágenes directas en 3-D de las áreas hipóxicas. Probaron el sistema en cultivos celulares, y luego en ratones vivos con cáncer de mama y ratones con arterias constreñidas en las piernas.

"El sistema que usamos en este estudio es un sistema preclínico para animales. Sin embargo, en un entorno clínico, puede tomar una máquina de ultrasonido normal y equiparla con una fuente de luz; puede comprar LED por alrededor de $ 200 que son lo suficientemente potentes y seguros para aplicaciones clínicas, "Dijo Chan. Los médicos administraban las moléculas fotoacústicas al paciente, ya sea inyectando en una vena o directamente en el sitio del tumor, luego use la máquina de ultrasonido modificada para visualizar el área de interés.

Los investigadores encontraron que su método fotoacústico podía encontrar hipoxia pocos minutos después de que se contrajera la arteria de un ratón. parece prometedor para encontrar rápidamente sitios de derrames cerebrales o coágulos de sangre en tejidos profundos. En los ratones con cáncer, las sondas habilitadas detalladas, Imagen de ultrasonido 3-D de tumores hipóxicos.

"Sabemos que muchos tumores son hipóxicos, Se han desarrollado tantos tratamientos nuevos que se activan en condiciones de deficiencia de oxígeno. Pero han sido inconsistentes en los ensayos clínicos, porque no todos los tumores son hipóxicos, ", Dijo Chan." Esto les da a los científicos y médicos una forma de observar de manera no invasiva el interior de los tumores y determinar si el tumor de un paciente es hipóxico y sería un buen candidato para un nuevo fármaco. Si el tumor no se ve muy hipóxico, deberían optar por un plan de tratamiento diferente ".

Otra ventaja es el bajo costo de producción de las moléculas y su larga vida útil. dijeron los investigadores. Pueden permanecer estables durante años, mientras que las moléculas radiactivas deben utilizarse poco después de la fabricación y requieren una formación especial para su uso.

El grupo de Chan está explorando otros tipos de moléculas fotoacústicas que podrían generar imágenes de otras condiciones. Por ejemplo, están trabajando en sondas que pueden detectar cánceres específicos para poder encontrar cualquier lugar donde el cáncer se haya diseminado o metastatizado en el cuerpo de un paciente.

"No solo se puede detectar un cáncer y descubrir sus propiedades, pero tiene muchas vías para el cuidado del paciente. Podemos mirar todo el iceberg en lugar de la punta del iceberg, "Dijo Chan.