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Dec 29, 2023

El nuevo sistema de imágenes del profesor de CI MED lleva la endoscopia hacia el 'Santo Grial' en la cirugía del cáncer

Un profesor del Carle Illinois College of Medicine (CI MED) y su equipo de investigación recorrieron el gratificante viaje desde la mesa de trabajo hasta el quirófano, observando su nueva tecnología en manos de

Un profesor de la Facultad de Medicina de Carle Illinois (CI MED) y su equipo de investigación recorrieron el gratificante viaje desde la mesa de trabajo hasta el quirófano, observando su nueva tecnología en manos de los cirujanos que tratan a pacientes con cáncer de pulmón. Investigadores del Centro Oncológico de Illinois (CCIL) han desarrollado un sistema endoscópico mejorado de imágenes que logra una mejora del 60% con respecto a los sistemas endoscópicos existentes aprobados por la FDA. El trabajo se basa en el trabajo del Laboratorio de Biosensores, dirigido por el profesor de Ciencias Biomédicas y Traslacionales de CI MED, Viktor Gruev, quien también es profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.

La endoscopia está surgiendo como un estándar de atención para los procedimientos oncológicos; sin embargo, la tecnología endoscópica estándar de 'luz blanca' se queda corta cuando se trata de ver células cancerosas. Para remediar este problema, el equipo de Gruev diseñó un sistema de imágenes endoscópicas guiadas por fluorescencia que integra su sensor de imagen hexacromático inspirado en el camarón mantis, un novedoso endoscopio rígido personalizado para imágenes en color de infrarrojo cercano (NIR) y un haz de fibras de iluminación personalizado. Los fluoróforos (colorantes en este caso) son compuestos químicos fluorescentes que marcan las células y luego devuelven luz cuando son excitados por fotones.

El sistema bioinspirado va más allá de la tecnología endoscópica tradicional de imágenes del cáncer y completa una trifecta impresionante. Utilizando múltiples fluoróforos NIR, los novedosos sistemas obtienen imágenes de múltiples sondas dirigidas a tumores, cuantifican células cancerosas y detectan biomarcadores específicos de tumores en muestras ex vivo.

“No nos contentamos simplemente con mejorar la visión del cirujano sobre el panorama de las células cancerosas. Dimos un paso más para identificar biomarcadores en el entorno del tumor para brindar a los médicos información más valiosa para una toma de decisiones más sólida”, dijo Mebin Abu George, primer autor de la investigación publicada por los equipos.

Debido a que muchos cánceres son heterogéneos en lugar de homogéneos, la capacidad de ver e interpretar diversos biomarcadores brinda al sistema de imágenes (y a los cirujanos) una ventaja real.

“El santo grial en las cirugías oncológicas es eliminar todas las células cancerosas. Estamos entrando en una era en la que es necesario obtener imágenes de múltiples fármacos dirigidos a tumores para este objetivo. Nuestro laboratorio está a la vanguardia en el diseño de tecnología de imágenes para este objetivo; Somos los únicos que podemos obtener imágenes de múltiples biomarcadores del infrarrojo cercano. El desafío sigue siendo que los químicos busquen aprobaciones regulatorias para que los medicamentos puedan llegar al quirófano, donde estamos esperando tomar imágenes para erradicar todo el tejido canceroso”, dijo Gruev.

El laboratorio de Gruev ha tenido éxito durante más de una década en el desarrollo de cámaras multiespectrales. Han visto los frutos de su trabajo trasladarse a ensayos clínicos; sin embargo, esta es la primera incursión del equipo en pruebas mínimamente invasivas con endoscopia. Con financiación del CCIL, el equipo de investigación viajó semanalmente a la Universidad de Pensilvania para trabajar con colaboradores para implementar el nuevo sistema de imágenes en la clínica.

“La guinda del pastel fue nuestro estudio clínico en la Universidad de Pensilvania, donde llevamos el sistema al quirófano y vimos a los cirujanos realizar una resección del cáncer. El cirujano nos entregó la muestra. Nos recordó para qué estamos aquí: no sólo estamos desarrollando un sistema en teoría; queremos ver una traducción clínica”, dijo George.

¿Qué sigue para el equipo de investigación?

“Gracias a la subvención de apoyo del CCIL, como extensión de este proyecto, queremos llevar nuestra tecnología de imágenes más allá de los hospitales comunitarios y los centros oncológicos de EE. UU. a lugares como Benin, África, donde tenemos una asociación. Queremos innovar en diseños inteligentes y rentables para quienes tienen menos recursos”, afirmó Gruev.

Si bien el equipo alcanzó un hito con el diseño, desarrollo e implementación de esta nueva tecnología, continuarán realizando estudios clínicos adicionales para abordar otros tipos de cáncer. La investigación del equipo se publica en el artículo "Sistema de imágenes endoscópicas de infrarrojo cercano a color bioinspirado para cirugía de cáncer guiada molecular" en el Journal of Biomedical Optics (JBO).

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Notas del editor:

La versión original de este artículo del Centro Oncológico de Illinois se puede encontrar aquí.

Este trabajo se realizó en colaboración con el Dr. Sunil Singhal de la Universidad de Pensilvania. Fue financiado por subvenciones de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU. (FA9550-18-1-0278), Programas de Investigación Médica Dirigidos por el Congreso (W81XWH-19-1-0299), Fundación Nacional de Ciencias (2030421) y el Instituto Nacional de Health (1P01CA254859) y financiado con fondos del Cancer Center at Illinois (CCIL).

El documento está disponible aquí: doi.org/10.1117/1.JBO.28.5.056002