A fin de detectar los tumores del cuerpo y extirparlos con éxito, los cirujanos se basan mucho en los estudios de imagen para indicar el camino. Esto se realiza mediante rayos X, resonancia magnética y tomografías computerizadas. Basándose en estas imágenes, el cirujano puede ubicar el tumor y reconocer su anatomía, o su tamaño y forma. Sin embargo, en muchos casos, las imágenes médicas no muestran una imagen lo suficientemente clara. Estas imágenes pueden iluminar tejido sano en torno al tumor, junto con el tumor mismo, e incluso pueden no detectar tumores pequeños, especialmente a escala milimétrica. Los cirujanos que dependen de estas imágenes a veces terminan dejando tumores más pequeños que después pueden crecer y propagarse, o extirpar tejido sano que parecía estar canceroso.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Nacional del Cáncer (NCI) y de la Universidad de Tokio han desarrollado una nueva sonda para imágenes que busca específicamente los tumores y los ilumina, incluso a escala sub-milimétrica. Los científicos han diseñado la sonda para que busque y se una a receptores específicos en la superficie del tumor, y se active, o ilumine, sólo cuando la sonda se halle dentro de una célula cancerosa. Los investigadores razonaron que esta infiltración dirigida asegura que sólo se iluminen los tumores. El equipo inyectó la sonda fluorescente a ratones y pudieron ver células de cáncer de mama vivas que se habían expandido a los pulmones.

“La primera vez que obtuvimos este resultado, fue realmente asombroso”, comenta Hisataka Kobayashi, científico jefe del Programa de Imagen Molecular de NCI. “Sólo se iluminó el tumor y nada más. Era como una especie de señal en un cielo oscuro, y fue una imagen realmente hermosa”.

Kobayashi y sus colegas son parte de una número creciente de investigadores que están utilizando el enfoque molecular para las imágenes médicas. Llamado estudio molecular por imágenes, el concepto está basado en identificar moléculas específicas que identifican una enfermedad y usarlas como señales para identificar las etapas tempranas de cáncer, por ejemplo. Los laboratorios del mundo entero están desarrollando compuestos fluorescentes que buscan y se unen a dichas moléculas, desde las enzimas relacionadas con el cáncer hasta macrófagos que señalan una inflamación.

Un obstáculo importante en estos estudios es lo que en este área se conoce como proporción de objetivo y fondo. Es lo siguiente: a los científicos les resultó difícil iluminar sólo el tejido del tumor sin iluminar el fondo. Kobayashi dice que eso ocurre en parte debido a que las sondas fluorescentes que se utilizan “siempre están encendidas”, queriendo decir que iluminan siempre, al margen de la proximidad que la sonda tenga con su objetivo. Eso podría ser un problema, particularmente cuando a identificar tumores se refiere.

Kobayashi explica que “el tejido cancerígeno es realmente poroso. Algunas de estas sondas fluorescentes pueden atravesar el tejido y seguir iluminadas, por lo que podemos malinterpretar cáncer en esos tejidos”.

Para solucionar este problema, los investigadores eligieron un agente fluorescente que sólo se activa en condiciones o entornos muy ácidos con pH bajo. Kobayashi reconoció que dentro de una célula cancerígena existe un compartimiento muy ácido llamado lisosoma que digiere moléculas grandes. Predijo que una sonda sensible al pH sólo se iluminaría al alcanzar el lisosoma y permanecería apagada en entornos menos ácidos fuera de las células cancerígenas. Teóricamente, la sonda “activable” mejoraría la percepción entre objetivo y fondo.

Antes de probar su teoría, el equipo de Kobayashi agregó un agente de búsqueda al compuesto fluorescente para ayudarlo a rastrear las células cancerosas. Los investigadores decidieron añadir Herceptina, un medicamento para el cáncer. Es un anticuerpo que se une a los receptores HER2 que se hallan en ciertas células durante las primeras etapas de cáncer de mama. La idea es que una vez el compuesto se une a los receptores HER2, las células cancerígenas absorben el compuesto, que luego entra en contacto con el lisosoma ácido, que activa el agente fluorescente.

El equipo inyectó el compuesto a ratones con tumores con HER2 positivo, y utilizaron un endoscopio para capturar imágenes de las áreas iluminadas. Los investigadores hallaron que la sonda sensible al pH detectó tumores con un 99 por ciento de precisión, iluminando sólo los tumores, comparado con la sonda fluorescente “siempre encendida” que sólo detectó el 85 por ciento de los tumores, y que también iluminó tejido sano en el fondo.

Kobayashi descubrió que la sonda sensible al pH podría tener otras ventajas. Las células cancerígenas débiles o muertas no pueden realizar los procesos celulares así que los lisosomas se hacen menos ácidos. Por lo tanto, una sonda sensible a los niveles de pH podría diferenciar a una célula viva de una muerta.

Los investigadores realizaron biopsias de las ratas tratadas con la sonda sensible al pH y con las sondas “siempre encendidas”, luego lavaron los tejidos con alcohol para matar las células. Como consecuencia, encontraron que el tejido tratado con la sonda sensible al pH se había puesto oscuro, mientras que el tejido de la otra sonda registró poco cambio.

Kobayashi aclara que “una vez que la célula muere, la fluorescencia desaparece. Así que podemos hacerle un seguimiento al cáncer, potencialmente, en tiempo real”.

Kobayashi reconoce que el sistema tienen sus limitaciones. La sonda sensible al pH está basada en luz verde, que no penetra demasiado en el cuerpo. Esto significa que no puede utilizarse para un sistema de imágenes que no sea invasivo. Una aplicación más práctica sería la de realizar las imágenes durante la cirugía, cuando el endoscopio podría entrar en contacto cercano con el tejido. Por ejemplo, la sonda fluorescente podría inyectarse durante la preparación prequirúrgica del paciente. Después que el cirujano extirpe los tumores grandes, un endoscopio podría introducirse en el área para iluminar células cancerígenas residuales.

Kobayashi dice que en el futuro, la sonda sensible al pH podría modificarse para detectar otros cánceres, al añadirle agentes que se unen a moléculas que indican tipos de tumores específicos. Cree que ese tipo de estrategia de imágenes con objetivos podrá usarse en humanos dentro de los próximos cinco años.

Scott Hildebrand, un investigador en el Centro de Investigación de Imagen Molecular del Hospital General de Massachussets, también está desarrollando sondas fluorescentes que utilizan estrategias de objetivos moleculares. Dice que en el futuro, el equipo de Kobayashi tal vez quiera pensar en usar sondas dentro del espectro casi infrarrojo, que ilumina los tejidos más profundamente.

“Este sistema específico puede ser de aplicación limitada, especialmente en lo que se refiere a llevar esto a la clínica. Pero el concepto y el método son definitivamente muy importantes en cuanto a mejorar la detección de tumores a nivel molecular” agrega Hilderbrand.