Los ganglios linfáticos son los canarios de la mina de carbón de nuestro sistema inmunológico:se activan al primer indicio de enfermedad y luego envían células inmunitarias a donde son necesarias en el cuerpo para combatir infecciones y enfermedades.
Para los casi 20 millones de pacientes en todo el mundo a los que se les diagnostica cáncer cada año, los ganglios linfáticos son un indicador temprano invaluable de si su cáncer ha hecho metástasis, cuando las células cancerosas comienzan a diseminarse a otro órgano. Detectar la metástasis lo antes posible significa que al paciente se le pueden administrar la quimioterapia y las inmunoterapias necesarias que mejorarán enormemente su pronóstico.
Investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica Alfred E. Mann de la USC han desarrollado una nueva nanopartícula que puede "viajar" en las células inmunes o monocitos. Debido a su pequeño tamaño, la partícula puede llegar directamente a los ganglios linfáticos y ayudar a que las metástasis aparezcan en las resonancias magnéticas, donde de otro modo sería demasiado difícil de detectar. Los resultados podrían conducir a agentes de contraste más avanzados que puedan inyectarse en los pacientes para mejorar las pruebas de detección del cáncer de ganglios linfáticos mediante resonancia magnética.
El trabajo ha sido publicado en ACS Nano y fue dirigido por el Dr. Karl Jacob Jr. y el presidente de carrera temprana de Karl Jacob III, Eun Ji Chung, y Noah Trac, un Ph.D. estudiante en el Laboratorio Chung.
Si bien los ganglios linfáticos son un factor esencial en la detección del cáncer, examinarlos mediante biopsia es doloroso e invasivo y puede provocar efectos secundarios no deseados como infección, linfedema y trombosis. Las herramientas de imágenes, como la detección por resonancia magnética, no son invasivas. Aún así, también tienen importantes deficiencias a la hora de detectar los ganglios linfáticos.
"Las resonancias magnéticas observarán el tamaño del ganglio linfático, pero eso no tiene una gran conexión ni correlación con el hecho de que sea metastásico", dijo Chung. "Incluso si estás resfriado, tus ganglios linfáticos empezarán a inflamarse."
"El principal problema con las técnicas actuales de resonancia magnética no es que no detectan las células inmunes", dijo Trac. "Un problema importante con los agentes de contraste actuales es que no existe un mecanismo de ataque al cáncer, por lo que la mayoría de los ganglios linfáticos se iluminan por igual, independientemente de si hay cáncer o no".
Para abordar este desafío, Chung, Trac y sus coautores desarrollaron una nanopartícula que se dirige a un receptor presente tanto en las células tumorales como en los monocitos de las células inmunes, células que viajan a los ganglios linfáticos y son cada vez más frecuentes en condiciones de enfermedad.
"La idea detrás de esta nanopartícula es tratar de dirigir la administración del agente de contraste de gadolinio a los ganglios linfáticos que tienen cáncer, para que aparezcan más brillantes en la resonancia magnética que los ganglios linfáticos sanos", dijo Trac.
La herramienta de diagnóstico también ofrecería un gran valor clínico para los médicos, no sólo para detectar metástasis por primera vez durante un diagnóstico inicial de cáncer, sino que también permitirá a los médicos realizar un seguimiento de la recurrencia del cáncer.
"Simplemente digamos que se extirpó un tumor primario, pero tal vez no lo extirparon todo, o el cáncer regresa y es metastásico por segunda vez. La metástasis recurrente es mucho más difícil de detectar y puede llevar a peores resultados para el paciente. ", dijo Chung.
Las nanopartículas funcionan dirigiéndose a una proteína expresada por las células cancerosas, conocida como receptor 2 de quimiocinas C-C (CCR2). Las partículas "hacen autostop" hasta los monocitos de las células inmunitarias que produce el cuerpo y que también expresan este mismo receptor en respuesta al cáncer. Luego, los monocitos dan a las partículas un viaje libre hacia los ganglios linfáticos, donde las partículas pueden resaltar de manera efectiva las células cancerosas metastásicas y permitir una detección más clara mediante resonancia magnética.
"La razón por la que este mecanismo funciona, además de los elementos de dirección, es porque el tamaño de nuestras partículas también es único y puede alcanzar los ganglios linfáticos", dijo Chung. "Descubrimos que hay un límite de tamaño y que nuestro tipo de partícula puede pasar a los ganglios linfáticos y atacar las células cancerosas que han llegado allí, junto con los monocitos que expresan este receptor".
El proceso ofrece beneficios revolucionarios para la detección temprana de metástasis del cáncer en los ganglios linfáticos. Mientras que anteriormente, la metástasis sólo podía evaluarse mediante un aumento en el tamaño de los ganglios linfáticos; Las nuevas partículas de Chung Lab podrían dar lugar a agentes de contraste para resonancias magnéticas que pueden resaltar las células metastásicas en los ganglios linfáticos que de otro modo podrían parecer normales. En experimentos utilizando un modelo de ratón, el equipo demostró que las partículas aumentaban la señal detectada por resonancia magnética hasta en un 50%.
"Las partículas están amplificando la señal y podemos ver eso en puntos donde los ganglios linfáticos aún no han cambiado de tamaño y la metástasis es muy temprana. Estamos brindando este beneficio donde, clínicamente, no sería posible "No es posible ver metástasis", afirmó Chung.
El siguiente paso del equipo de investigación es acercar su trabajo a las aplicaciones clínicas de los agentes de contraste para resonancia magnética. El trabajo se envió al Laboratorio de Caracterización de Nanopartículas de los Institutos Nacionales de Salud, donde un tercero evaluará y validará el trabajo para permitir que se acerque a los ensayos en humanos.
Más información: Noah Trac et al, Detección por resonancia magnética de metástasis en los ganglios linfáticos mediante la focalización molecular del receptor de quimiocina C-C tipo 2 y el autostop de monocitos, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c09201
Proporcionado por la Universidad del Sur de California
