Usar la tinta de tatuaje para encontrar el cáncer
Cómo los agentes colorantes comúnmente usados podrían ayudar a mejorar la detección del cáncer
La humilde tinta en la aguja de un artista del tatuaje podría ser la clave para mejorar la detección del cáncer, gracias a las nuevas investigaciones del Departamento de Ingeniería Biomédica de Viterbi de la USC.
Una paleta de colores de tinta de tatuaje. Cada color lleva una huella espectral única que podemos usar como código de barras de imagen para identificar y detectar mejor los tumores. Tatuaje y diseño creado por Adam Sky.
Image courtesy of the Zavaleta Lab at USC
La profesora asistente de WiSE Gabilan en el departamento con un laboratorio en el Centro Michelson para la Biociencia Convergente de la USC, Cristina Zavaleta y su equipo desarrollaron recientemente nuevos agentes de contraste para imágenes usando tintes comunes como tinta para tatuajes y tintes para alimentos. Cuando estos tintes se unen a las nanopartículas, pueden iluminar los cánceres, permitiendo a los profesionales médicos diferenciar mejor entre las células cancerosas y las células normales adyacentes.
La detección temprana es crucial para que los pacientes tengan los mejores resultados posibles del cáncer; una enfermedad que afectará a más del 38% de los estadounidenses en algún momento de su vida.
Sin embargo, la detección es difícil sin buenos agentes de imagenología; materiales de contraste que, cuando se inyectan en los pacientes, permiten que las imágenes como la resonancia magnética y la tomografía computarizada funcionen con mejor sensibilidad y especificidad, permitiendo a los profesionales médicos diagnosticar con precisión, y a los cirujanos identificar los márgenes exactos de los tumores.
"Por ejemplo, si el problema es el cáncer de colon, esto se detecta por medio de la endoscopia", dijo Zavaleta. "Pero un endoscopio es literalmente sólo una linterna en el extremo de un palo, por lo que sólo dará información sobre la estructura del colon - se puede ver un pólipo y saber que hay que hacer una biopsia."
"Pero si pudiéramos proporcionar herramientas de imagen para ayudar a los médicos a ver si ese pólipo en particular es canceroso o simplemente benigno, tal vez ni siquiera necesiten tomarlo", dijo.
Las nanopartículas iluminadas se mueven a través de un vaso sanguíneo para encontrar el cáncer. Los colorantes fueron incorporados en las nanopartículas para permitir un contraste de imagen más sensible cuando se identifican células cancerosas.
Para lograr esto, el equipo ha descubierto una fuente única de agentes de contraste óptico de los tintes y pigmentos de colorantes caseros que encontramos rutinariamente. Estas "tintas ópticas" pueden ser adheridas a las nanopartículas cancerígenas para mejorar la detección y localización del cáncer.
Los tintes y pigmentos fueron descubiertos a partir de agentes colorantes comunes que ya tienen la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (FDA), lo que el equipo espera que les permita ser más fáciles y seguros de aplicar en la práctica de la imagen.
Para Zavaleta, la inspiración llegó en un lugar inusual: una clase de animación con artistas de Pixar en Emeryville, California, el hogar del famoso estudio. Zavaleta, que disfruta del arte y la animación entre sus pasatiempos, dijo que le intrigaban las tintas y pinturas que los artistas traían a la clase.
"Estaba pensando en cómo estas pinturas de pigmentos realmente altos, como las acuarelas gouache, eran brillantes de una manera que no había visto antes, y me preguntaba si tenían propiedades ópticas interesantes", dijo Zavaleta.
La idea la llevó a un artista del tatuaje en el cercano San Francisco, Adam Sky, otro artesano que trabaja con tintes brillantes.
"Recuerdo que llevé una placa de 96 pozos y echó tinta de tatuaje en cada uno de los pozos", dijo Zavaleta. "Luego llevé las tintas a nuestro escáner Raman (utilizado para detectar sensiblemente nuestras nanopartículas dirigidas al tumor) y descubrí estas asombrosas huellas espectrales que podíamos utilizar para codificar nuestras nanopartículas. Fue súper genial".
Uno de los retos de seguridad de la imagen usando nanopartículas, es que a menudo estas nanopartículas pueden tener una retención prolongada en órganos como el hígado y el bazo, que son responsables de tratar de descomponer la nanopartícula. Debido a estas preocupaciones de seguridad, es crucial considerar los nanomateriales biodegradables. Actualmente, hay una cantidad limitada de agentes de contraste óptico aprobados para uso clínico.
Con esto en mente, el equipo de Zavaleta consideró tintes alimenticios comunes que podrían ser usados para decorar las nanopartículas, como los tintes que se encuentran en dulces de colores como los Skittles y los M&Ms. Estos productos alimenticios de colores brillantes que los humanos consumen rutinariamente han sido considerados por la FDA como seguros para el consumo humano.
"Pensamos, veamos algunos de los colorantes farmacéuticos, cosméticos y alimenticios aprobados por la FDA que existen y veamos cuáles son las propiedades ópticas entre esos colorantes", dijo Zavaleta. "Y ahí es donde terminamos encontrando que muchos de estos tintes aprobados por la FDA tienen propiedades ópticas interesantes que podríamos explotar para la imagen".
El equipo ha desarrollado una nanopartícula que llevará estos agentes de imagen altamente pigmentados como una "carga útil". Zavaleta dijo que las partículas tienen un tamaño específico que les permite penetrar pasivamente en las áreas del tumor, pero también pueden ser retenidas debido a su tamaño.
La mayoría de los agentes de contraste para imágenes que se usan hoy en día en la clínica son tintes de moléculas pequeñas.
"Con las moléculas pequeñas, es posible que al principio se vean acumularse en las áreas de los tumores, pero habría que ser rápido antes de que terminen saliendo del área del tumor para ser excretados", dijo Zavaleta. "Nuestras nanopartículas resultan ser lo suficientemente pequeñas para filtrarse, pero al mismo tiempo lo suficientemente grandes para ser retenidas en el tumor, y eso es lo que llamamos el efecto de permeabilidad y retención mejorada".
La nanopartícula también puede ser "decorada" con una mayor carga útil del colorante que los anteriores agentes de imagenología de moléculas pequeñas, lo que el equipo ha demostrado que bajo la imagenología de fluorescencia conduce a una señal más brillante y a una localización significativa de las nanopartículas en los tumores.
"Si encapsulas un montón de tintes en una nanopartícula, vas a poder verla mejor porque será más brillante", dijo Zavaleta. "Es como usar un paquete de tintes en lugar de un solo colorante".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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