El cáncer de ovario generalmente se diagnostica solo después de que ha alcanzado una etapa avanzada, con muchos tumores diseminados por todo el abdomen. La mayoría de los pacientes se someten a una cirugía para extirpar la mayor cantidad posible de estos tumores. pero debido a que algunos son tan pequeños y están tan extendidos, es difícil erradicarlos todos.

Investigadores del MIT, trabajar con cirujanos y oncólogos en el Hospital General de Massachusetts (MGH), ahora han desarrollado una forma de mejorar la precisión de esta cirugía, llamado reducción de volumen. Usando un nuevo sistema de imágenes de fluorescencia, pudieron encontrar y extirpar tumores tan pequeños como 0.3 milímetros — más pequeños que una semilla de amapola — durante la cirugía en ratones. Los ratones que se sometieron a este tipo de cirugía guiada por imágenes sobrevivieron un 40 por ciento más que aquellos a los que se les extirparon los tumores sin el sistema guiado.

"Lo bueno de este sistema es que permite obtener información en tiempo real sobre el tamaño, profundidad, y distribución de tumores, "dice Angela Belcher, el profesor James Mason Crafts de ingeniería biológica y ciencia de los materiales en el MIT, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer, y el recientemente nombrado jefe del Departamento de Ingeniería Biológica del MIT.

Los investigadores ahora buscan la aprobación de la FDA para un ensayo clínico de fase 1 para probar el sistema de imágenes en pacientes humanos. En el futuro, esperan adaptar el sistema de seguimiento de pacientes con riesgo de recidiva tumoral, y eventualmente para el diagnóstico temprano de cáncer de ovario, que es más fácil de tratar si se detecta antes.

Belcher y Michael Birrer, anteriormente director de oncología ginecológica médica en MGH y ahora director del Centro Oncológico Integral O'Neal de la Universidad de Alabama en Birmingham, son los autores principales del estudio, publicado en línea en la revista ACS Nano esta semana.

Neelkanth Bardhan, becario de oncología internacional Mazumdar-Shaw en el Instituto Koch, y Lorenzo Ceppi, investigador del MGH, son los autores principales del artículo. Otros autores incluyen al investigador de MGH YoungJeong Na, Los miembros del personal técnico del Laboratorio Lincoln del MIT, Andrew Siegel y Nandini Rajan, Robert Fruscio de la Universidad de Milán-Bicocca, y Marcela del Carmen, ginecólogo oncólogo del MGH y director médico de la Organización General de Médicos de Massachusetts.

Tumores resplandecientes

Debido a que no existe una buena manera de detectar el cáncer de ovario en etapa temprana, es uno de los tipos de cáncer más difíciles de tratar. De 250, 000 nuevos casos diagnosticados cada año en todo el mundo, El 75 por ciento se encuentra en una etapa avanzada. En los Estados Unidos, la tasa de supervivencia combinada a cinco años para todas las etapas del cáncer de ovario es del 47 por ciento, solo una ligera mejora con respecto al 38 por ciento hace tres décadas, a pesar de la llegada de fármacos quimioterapéuticos como el cisplatino, aprobado por la FDA en 1978 para el tratamiento del cáncer de ovario. A diferencia de, la tasa de supervivencia combinada a cinco años para todas las etapas del cáncer de mama ha mejorado constantemente, de alrededor del 75 por ciento en la década de 1970 a más del 90 por ciento en la actualidad.

"Necesitamos desesperadamente mejores terapias iniciales, incluida la cirugía, para estas pacientes (cáncer de ovario), "Dice Birrer.

Belcher y Birrer unieron fuerzas para trabajar en este problema a través del Proyecto Puente, una colaboración entre el Instituto Koch y Dana-Farber / Harvard Cancer Center. El laboratorio de Belcher ha estado desarrollando un tipo novedoso de imágenes médicas basadas en luz en el espectro del infrarrojo cercano (NIR). En un artículo publicado en marzo, ella informó que este sistema de imágenes podría lograr una combinación sin precedentes de resolución y profundidad de penetración en tejido vivo.

En el nuevo estudio, Pañuelo abigarrado, Birrer, y sus colegas trabajaron con investigadores del Laboratorio Lincoln del MIT para adaptar las imágenes NIR para ayudar a los cirujanos a localizar tumores durante la cirugía de cáncer de ovario. proporcionando continuo, imágenes en tiempo real del abdomen, con tumores resaltados por fluorescencia. Los análisis anteriores han demostrado que las tasas de supervivencia están fuertemente correlacionadas inversamente con la cantidad de masa tumoral residual que queda en el paciente durante la cirugía citorreductora. pero muchos tumores de ovario son tan pequeños u ocultos que los cirujanos no pueden encontrarlos.

Para hacer visibles los tumores, Los investigadores diseñaron sondas químicas utilizando nanotubos de carbono de pared simple que emiten luz fluorescente cuando son iluminados por un láser. Cubrieron estos nanotubos con un péptido que se une a SPARC, una proteína que es sobreexpresada por células de cáncer de ovario altamente invasivas. Esta sonda se une a los tumores y los hace fluorescentes en longitudes de onda NIR, permitiendo a los cirujanos encontrarlos más fácilmente con imágenes de fluorescencia.

Los investigadores probaron el sistema guiado por imágenes en ratones a los que se les implantaron tumores de ovario en una región de la cavidad abdominal conocida como espacio intraperitoneal. y demostró que los cirujanos podían localizar y extirpar tumores tan pequeños como 0,3 milímetros. Diez días después de la cirugía, estos ratones no tenían tumores detectables, mientras que los ratones que se habían sometido a lo tradicional, cirugía no guiada por imágenes, el cirujano había pasado por alto muchos tumores residuales.

Tres semanas después de la cirugía, muchos de los tumores habían vuelto a crecer en los ratones que se sometieron a cirugía guiada por imágenes, pero esos ratones todavía tenían una tasa de supervivencia media que era un 40 por ciento más larga que la de los ratones que se sometieron a cirugía tradicional.

Ningún otro sistema de imágenes podría localizar tumores tan pequeños durante un procedimiento quirúrgico, dicen los investigadores.

"No se puede tener un paciente en una máquina de tomografía computarizada o una máquina de resonancia magnética y hacer que el cirujano realice este procedimiento de citorreducción quirúrgica al mismo tiempo, y no puede exponer al paciente a la radiación de rayos X durante varias horas de la cirugía prolongada. Este sistema de imágenes basado en óptica nos permite hacerlo de manera segura, "Dice Bardhan.

Alessandro Santin, profesor de obstetricia y ginecología y líder del programa de investigación clínica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, describió los resultados como "intrigantes".

"Estos datos respaldan el uso potencial de este novedoso sistema de imágenes en el entorno intraoperatorio para la detección óptica de tejido maligno residual en el momento de la estadificación quirúrgica, y / o cirugía citorreductora en pacientes con cáncer de ovario, "dice Santin, que no participó en el estudio.

Seguimiento de pacientes

Para la mayoría de las pacientes con cáncer de ovario, la cirugía de reducción de volumen del tumor es seguida de quimioterapia, por lo que los investigadores ahora planean hacer otro estudio en el que tratan a los ratones con quimioterapia después de la cirugía guiada por imágenes, con la esperanza de evitar que los pequeños tumores restantes se propaguen.

"Sabemos que la cantidad de tumor extirpado en el momento de la cirugía en pacientes con cáncer de ovario en estadio avanzado está directamente relacionada con su resultado, ", Dice Birrer." Este dispositivo de imágenes ahora permitirá al cirujano ir más allá de los límites de resecar tumores visibles a simple vista, y debería marcar el comienzo de una nueva era de cirugía citorreductora eficaz ".

Ahora que han demostrado que este concepto se puede aplicar con éxito a las imágenes durante la cirugía, los investigadores esperan comenzar a adaptar el sistema para su uso en pacientes humanos.

"En principio, es bastante factible "Siegel dice." Es puramente la mecánica y la financiación en este momento, porque este experimento con ratones sirve como prueba de principio y en realidad puede haber sido más desafiante que construir un sistema a escala humana ".

Los investigadores también esperan implementar este tipo de imágenes para monitorear a los pacientes después de la cirugía. y eventualmente desarrollarlo como una herramienta de diagnóstico para la detección de mujeres con alto riesgo de desarrollar cáncer de ovario.

"Un enfoque importante para nosotros en este momento es desarrollar la tecnología para poder diagnosticar temprano el cáncer de ovario, en la etapa 1 o etapa 2, antes de que la enfermedad se disemine, ", Dice Belcher." Eso podría tener un gran impacto en las tasas de supervivencia, porque la supervivencia está relacionada con la etapa de detección ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.