Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign dirigido por el profesor Stephen Boppart ha visualizado con éxito el microambiente tumoral del tejido mamario humano poco después de que fuera extirpado quirúrgicamente de un paciente en el quirófano. Los investigadores lograron esto utilizando un nuevo dispositivo portátilsistema de imagen óptica desarrollado en el laboratorio de Boppart.
Este trabajo, que fue informado en un artículo publicado en línea el 19 de diciembre en avances científicos , marca un paso importante para proporcionar a los investigadores del cáncer una nueva herramienta para rastrear la progresión del tumor y a los médicos una nueva tecnología para la patología y el diagnóstico de tejidos.
Por lo general, el proceso para diagnosticar el cáncer toma varios días. Un cirujano primero extrae una muestra de tejido que luego se procesa con tintes químicos; luego, la muestra se envía a un patólogo para su examen y posterior diagnóstico.
"Creemos que capturar las características celulares y moleculares dinámicas en muestras de tejido recién extraídas o biopsiadas contiene información valiosa de diagnóstico y pronóstico que actualmente se pierde cuando las muestras se colocan en un fijador y, en esencia, se sacrifican rápidamente para preservar la estructura", dijo Boppart, quien también es miembro de la facultad en el Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas en Illinois y profesor de ingeniería eléctrica e informática ECE y del Carle Illinois College of Medicine. "Nuestra plataforma y metodología de imágenes nos permiten extraer esta nueva informaciónen tiempo real, en el punto de procedimiento. "
El sistema de imágenes ópticas portátil de Boppart utiliza pulsos de luz precisos para obtener imágenes de tejido de forma simultánea en cuatro modalidades, lo que permite a su equipo estudiar procesos simultáneos dentro de las células y el tejido que componen el microambiente del tumor. Por ejemplo, las fibras de colágeno aparecen en verde; fibras de elastina y flavinaEl citoplasma celular que contiene dinucleótido de adenina aparece en amarillo; las membranas celulares, los límites de lípidos y las vesículas extracelulares EV aparecen en magenta; y el dinucleótido de nicotinamida y adenina en las células y los lípidos aparece en cian.
El equipo demostró la viabilidad de su sistema de imágenes en el quirófano del Carle Foundation Hospital durante las cirugías de cáncer de mama. Dentro de los 30 minutos posteriores a la extracción del tejido enfermo, los investigadores pudieron identificar características específicas del tejido, incluidas firmas moleculares asociadas con procesos metabólicosactividad dentro de las células individuales que componen el microentorno tumoral.
Los investigadores también estaban interesados en medir las vesículas extracelulares VE relacionadas con el tumor, que se sabe que promueven la propagación del cáncer.
"Los vehículos eléctricos juegan un papel esencial en la progresión del cáncer", dijo el estudiante graduado de ECE Yi "Edwin" Sun, autor principal del artículo de investigación. "La cuantificación de las densidades de vehículos eléctricos puede desarrollarse como un biomarcador potencial para futuros diagnósticos de cáncer".
Como parte de sus estudios, también recolectaron e hicieron imágenes de tejido mamario sano que los cirujanos habían extraído de pacientes sin cáncer durante los procedimientos de reducción mamaria.
En una comparación de los dos tipos de tejido, encontraron una clara diferencia en la densidad de EV entre el tejido canceroso y el sano. Por ejemplo, el tejido canceroso exhibía densidades de EV aumentadas y tenía una distancia entre el tumor y el margen más corta.
"Lo que observamos sobre las vesículas extracelulares es significativo, pero solo podría determinarse con precisión con nuestro nuevo sistema", dijo Sun, y señaló cómo otros sistemas de imágenes ópticas portátiles desplegados en la sala de operaciones alteran las muestras de tejido, ya sea con tintes fluorescentes oluz ultravioleta tóxica. "Nuestra técnica de diagnóstico por imágenes funciona bien con las rutinas actuales de tratamiento del cáncer y está libre de cualquier forma de perturbación".
Según Boppart, los planes futuros del equipo incluyen el uso del sistema de imágenes en muestras de tejido obtenidas de procedimientos de biopsia con aguja que se realizan de manera rutinaria en entornos ambulatorios. También continuarán usando el sistema en muestras de la sala de operaciones.
El sistema de imágenes se describe en el artículo, "Visualización intraoperatoria del microambiente tumoral y cuantificación de vesículas extracelulares mediante imágenes no lineales sin etiquetas", que se publicó en línea el 19 de diciembre de 2018.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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