Distinguir entre tumores y tejido sano es fundamental en el tratamiento quirúrgico del cáncer. Los marcadores fluorescentes pueden ayudar a hacer esto al mejorar el contraste de los tumores durante la cirugía. Algunos marcadores exhiben un fenómeno llamado ‘fluorescencia retardada’ (DF) que depende de la detección de ‘hipoxia’ (o baja concentración de oxígeno), una condición a menudo causada por tumores. Las imágenes en tiempo real de la hipoxia pueden proporcionar un contraste significativo entre los tumores y las células sanas. Esto puede permitir a los cirujanos extirpar el tumor de manera efectiva. Sin embargo, aún no se ha logrado la obtención de imágenes en tiempo real de la hipoxia para la orientación quirúrgica.
En un nuevo estudio publicado en Revista de óptica biomédica (JBO), los investigadores propusieron un sistema de imágenes ópticas que permite obtener imágenes en tiempo real de la concentración de oxígeno en los tejidos de los tumores que muestran hipoxia crónica o transitoria. El equipo logró esto mediante el uso de una molécula endógena llamada protoporfirina IX (PpIX), que expone DF en rojo a la región del infrarrojo cercano. «Este es un indicador verdaderamente único de la presión parcial local de oxígeno en los tejidos. La mitocondria sintetiza endógenamente PpIX en la mayoría de los tejidos, y la propiedad particular de la emisión de DF está directamente relacionada con la baja concentración de oxígeno en la microcirculación», explica el Dr. Brian Pogue. , jefe de medicina. Física en la Universidad de Wisconsin-Madison, profesor asistente de ciencias de la ingeniería en Dartmouth College y autor principal del estudio. «Las células sanas mostrarán poco o nada de FD porque se extingue en presencia de oxígeno molecular».
El desafío técnico para detectar la identificación de tendencias se debe a su baja intensidad; El ruido de fondo dificulta la detección sin un solo detector de fotones. El equipo superó este problema mediante el uso de un sistema de imágenes controlado por tiempo altamente sensible, que permite que las señales se detecten solo durante un período de tiempo específico. Esto reduce en gran medida el ruido de fondo y permite un mapeo directo de campo amplio de la presión parcial de oxígeno (pO .).2) cambia con la señal DF adquirida. El resultado es información metabólica en tiempo real, un mapa útil para la orientación quirúrgica.
La obtención de fluorescencia inmediata y retardada en un ciclo secuencial rápido permitió obtener imágenes de los niveles de oxígeno de forma independiente de la concentración de PpIX. «
Arthur Pettuso, autor principal, candidato a doctorado en ciencias de la ingeniería, Dartmouth College
El equipo de Petusseau demostró la eficacia de su método utilizando modelos de cáncer de páncreas en ratones, que mostraban tumores hipóxicos. La señal de DF obtenida de las células tumorales fue cinco veces más fuerte que la del tejido sano oxigenado circundante. El contraste de la señal mejoró aún más cuando se palparon los tejidos antes de la obtención de imágenes para mejorar aún más la hipoxia transitoria.
Según Frédéric Leblond, profesor de ingeniería física en Polytechnique Montréal y editor asociado de JBO, «los resultados informados por el equipo de Petusseau apuntan a las imágenes de hipoxia como un enfoque eficaz para identificar la tumorigénesis en el tratamiento del cáncer. El descubrimiento de PpIX DF utiliza un conocido tintura clínica y un marcador validado en humanos, con gran potencial para la guía quirúrgica y más «. Pettuso señala que la imagen pO .2 En los tejidos también puede permitir el control del metabolismo tisular. Esto, a su vez, nos ayudará a comprender mejor la bioquímica involucrada en el suministro y consumo de oxígeno.
fuente:
Referencia de la revista:
Betoso, A. F., et al. (2022) Imágenes de fluorescencia retardada con protoporfirina IX: un método para la orientación quirúrgica basada en la hipoxia. Revista de Óptica Biomédica. doi.org/10.1117/1.JBO.27.10.106005.
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