Imagenología metabólica óptica identifica respuesta temprana al tratamiento de subtipos de cáncer de mama

“El proceso de desarrollo de medicamentos enfocados requiere ensayos que midan el compromiso del medicamento objetivo y predigan la respuesta [o falta de ella] al tratamiento”, dijo Alex Walsh, un estudiante de posgrado en el departamento de ingeniería biomédica de la Universidad Vanderbilt (Nashville, TN, EUA). “Hemos demostrado que la imagenología metabólica óptica [IMO] permite medición rápida, sensible, y exacta de la acción del medicamento. Es importante destacar que las mediciones IMO se pueden hacer repetidamente, en el tiempo, en un animal vivo, lo que reduce significativamente el costo de esos estudios preclínicos”.

Las células humanas tienen reacciones químicas llamadas actividad metabólica para producir energía, y esta actividad se altera en las células cancerosas. La actividad metabólica de las células cancerosas cambia cuando se tratan con medicamentos anticancerosos. IMO aprovecha el hecho de que dos moléculas implicadas en el metabolismo celular, llamadas nicotinamina adenina dinucleótido reducido (NADH) y flavina adenina dinucleótido (FAD), emiten fluorescencia, naturalmente, cuando son expuestas a formas específicas de la luz. De esta manera, IMO genera firmas específicas para las células cancerosas con un metabolismo diferente y sus respuestas a los medicamentos.

El Dr. Walsh y colaboradores usaron un microscopio multifotón, hecho a la medida y lo acoplaron con un láser de zafiro-titanio que hace que NADH y FAD emitan fluorescencia. Emplearon filtros específicos para aislar la fluorescencia emitida por esas dos moléculas, y midieron la tasa de las dos como la “relación redox”. Cuando colocaron células de mama, sanas y cancerosas bajo el microscopio, IMO generó señales claras para los dos tipos de células. IMO también pudo diferenciar entre células cancerosas de mama, positivas, para receptores de estrógeno, y las, receptor de estrógenos-negativas, las HER2 positivas, y las HER2, negativas.

Los investigadores después examinaron el efecto del anticuerpo anti.HER2, trastuzumab, sobre tres líneas celulares de cáncer de mama que responden de forma diferente al anticuerpo. Encontraron que las relaciones redox estaban reducidas significativamente en las células sensibles a los medicamentos después del tratamiento con trastuzumab pero no estaban afectados con las células resistentes. Posteriormente, los tumores de mama humanos en ratones y trataron algunos de ellos con trastuzumab. Cuando visualizaron los tumores en los ratones vivos, IMO demostró una diferencia entre la respuesta de los tumores sensibles al trastuzumab y los resistentes, con apenas dos días después de la primera dosis del anticuerpo. La tomografía de emisión de positrones con fluorodeoxiglucosa (FDG-PET), en comparación, la técnica de imagenología metabólica clínica convencional, no pudo medir diferencia alguna en la respuesta entre los tumores sensibles a trastuzumab y los resistentes, en cualquier punto en la investigación, la cual duró 12 días.

“Los medicamentos para el cáncer tienen efectos profundos sobre la producción de energía celular, y esto puede ser aprovechado por IMO para identificar las células respondedoras de las no respondedoras”, concluyó el Dr. Walsh. “Esperamos desarrollar un método de detección, de alto rendimiento, para predecir el tratamiento farmacológico óptimo para un paciente en particular”.

Notablemente, IMO puede ser usado en tejidos recién extirpados de los pacientes, sin embargo, con refinamiento adicional, puede ser integrado en los endoscopios para visualizar en vivo los cánceres humanos, según los investigadores.

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Vanderbilt University