Las nanopartículas que iluminan los biomarcadores del cáncer pueden ayudar a guiar la cirugía

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Los cirujanos de cáncer pronto podrán tener una visión más completa de los tumores durante la cirugía gracias a los nuevos agentes de imágenes que pueden iluminar múltiples biomarcadores a la vez, informan investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Las nanopartículas fluorescentes, envueltas en las membranas de los glóbulos rojos, se dirigen a los tumores mejor que los tintes clínicamente aprobados actuales y pueden emitir dos señales distintas en respuesta a un solo haz de luz quirúrgica, una característica que podría ayudar a los médicos a distinguir los bordes del tumor e identificar cánceres metastásicos. .

Los agentes de imágenes se pueden combinar con cámaras bioinspiradas, que los investigadores desarrollaron previamente para el diagnóstico en tiempo real durante la cirugía, dijo el líder del grupo de investigación, Viktor Gruev, profesor de ingeniería eléctrica e informática de Illinois. En un nuevo estudio publicado en la revista ACS Nano, los investigadores demostraron sus nuevas nanopartículas de doble señal en fantasmas de tumores (modelos 3D que imitan las características de los tumores y su entorno) y en ratones vivos.

"Si desea encontrar todo el cáncer, la obtención de imágenes de un biomarcador no es suficiente. Podría pasar por alto algunos tumores. Si introduce un segundo o un tercer biomarcador, aumenta la probabilidad de eliminar todas las células cancerosas y la probabilidad de un mejor resultado para los pacientes aumentan". dijo Gruev, quien también es profesor en la Facultad de Medicina de Carle Illinois. "Los fármacos y los agentes de imágenes dirigidos a múltiples objetivos son una tendencia reciente, y nuestro grupo está impulsando la tendencia con fuerza porque tenemos la tecnología de cámara que puede generar imágenes de múltiples señales a la vez".

Tradicionalmente, un cirujano extirpa un tumor y lo envía a un patólogo para que lo evalúe, un proceso que puede llevar de horas a días, dijo el investigador postdoctoral de Illinois Indrajit Srivastava, el primer autor del artículo. A medida que la investigación avanza hacia el diagnóstico en tiempo real, varios desafíos han impedido una amplia aplicación: muchos agentes de imágenes dirigidos a tumores solo alcanzan mínimamente sus objetivos tumorales, en lugar de eso, se eliminan rápidamente del torrente sanguíneo y se acumulan en el hígado, dijo Srivastava.

"Algunas personas antes que nosotros han usado nanopartículas recubiertas con glóbulos rojos y descubrieron que circulan más tiempo, unos pocos días. Vimos lo mismo en nuestros ratones: las nanopartículas recubiertas de membrana circularon durante más tiempo en la sangre, con una absorción reducida en el hígado. Debido a que estuvieron circulando por más tiempo, se acumularon más agentes de imágenes en los tumores, lo que nos brindó una señal fluorescente más fuerte", dijo Srivastava.

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"Esto es atractivo para la aplicación quirúrgica, ya que podría ayudar a determinar exactamente dónde hacer el corte. Tener múltiples señales brinda una imagen más general del tumor. Y podría decirle al cirujano: 'Esto puede ser metastásico, es posible que desee ser más agresivos en su remoción'", dijo Srivastava.

Solo necesitar una longitud de onda de luz láser para obtener múltiples señales es otro beneficio para las aplicaciones quirúrgicas, ya que hace que la instrumentación sea mucho más compacta que aquellas que requieren múltiples láseres para cada longitud de onda necesaria, dijo Gruev.

Los investigadores planean desarrollar más agentes de imágenes tumorales que se dirijan a múltiples marcadores y avanzar con más estudios preclínicos y clínicos utilizando sus tintes de doble señal con gafas quirúrgicas que han desarrollado.

"En esta batalla para garantizar que eliminemos todas las células cancerosas durante la cirugía, necesitamos inversiones tanto en la tecnología de la cámara de imágenes como en los agentes dirigidos al tumor", dijo Gruev. "Este trabajo nos está ayudando a realizar y guiar mejor el enfoque holístico que estamos adoptando a medida que nos acercamos más y más a los ensayos clínicos".

Referencia: Srivastava I, Lew B, Wang Y, et al. Nanopartículas recubiertas de membrana celular para la delineación de tumores y la estimación cualitativa de biomarcadores de cáncer en excitación de longitud de onda única en modelos murinos y fantasmas. ACS Nano. 2023;17(9):8465-8482. doi: 10.1021/acsnano.3c00578

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