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Datos en tiempo real para el seguimiento en la terapia contra el cáncer

Posted by on Ago 7, 2015 | 0 comments

Datos en tiempo real para el seguimiento en la terapia contra el cáncer

En la batalla contra el cáncer, que mata a casi 8 millones de personas en el mundo cada año, los médicos tienen en su arsenal muchas armas poderosas, incluyendo varias formas de quimioterapia y radiación. Lo que les falta, sin embargo, es un buen reconocimiento, una forma confiable de obtener datos en tiempo real acerca de lo bien o mal que una terapia en particular está funcionando sobre un paciente determinado.

La resonancia magnética y otras tecnologías de análisis pueden indicar el tamaño de un tumor, mientras que la información más detallada sobre lo bien que está funcionando un tratamiento proviene de exámenes patológicos de tejido tomados en las biopsias. Sin embargo, estos métodos sólo ofrecen instantáneas de la respuesta del tumor, y la naturaleza invasiva de las biopsias,  los convierte en un procedimiento arriesgado que los médicos tratan de minimizar. Actualmente, investigadores del  MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research están cerrando esa brecha de información mediante el desarrollo de un pequeño sensor bioquímico que puede ser implantado en el tejido canceroso durante la biopsia inicial. El sensor envía de forma inalámbrica los datos sobre biomarcadores, revelándolos a un dispositivo “lector” externo, lo que permite a los médicos monitorizar mejor el progreso del paciente y ajustar las dosis o cambiar terapias en consecuencia a los datos registrados. Hacer los tratamientos de cáncer más específicos y precisos aumentaría su eficacia al tiempo que reduce la exposición de los pacientes a efectos secundarios graves.

Una vez implantado, el sensor envía de forma inalámbrica los datos sobre los biomarcadores a un dispositivo “lector” externo, permitiendo a los médicos controlar mejor el progreso del paciente y ajustar o cambiar terapias. “Queríamos hacer un dispositivo que nos diera una señal química de lo que está sucediendo en el tumor”, dice Michael Cima Profesor de Ingeniería en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería y también un investigador del Instituto Koch que supervisó el desarrollo del sensor.

“En vez de esperar meses para ver si el tumor se está reduciendo, podría obtener una lectura temprana para ver si se está moviendo en la dirección correcta”. Dos estudiantes de doctorado del MIT trabajaron en el proyecto de este sensor: Vincent Liu, ahora un postdoctorado en el MIT, y Cristóbal Vassiliou, un postdoctorado en la Universidad de California en Berkeley. Su investigación aparece en un artículo en la revista Lab on a Chip que se  publica en línea (“Miniaturized, biopsy-implantable chemical sensor with wireless, magnetic resonance readout”).

Sensores desarrollados por el equipo de Cima proporcionan en tiempo real, los datos sobre la demanda en relación con dos biomarcadores vinculados a la respuesta de un tumor al tratamiento: pH y oxigeno disuelto. Como Cima explica, cuando el tejido canceroso está bajo asalto de los agentes de quimioterapia, se hace más ácido.

“Muchas veces, usted puede ver la respuesta químicamente antes de ver un tumor reducirse “, dice Cima. De hecho, algunas terapias desencadenarán una reacción del sistema inmune, y la inflamación hará que el tumor parezca estar creciendo, incluso cuando la terapia es efectiva. Los niveles de oxigeno, por su parte, pueden ayudar a los médicos a medir la dosis apropiada de una terapia como la radiación, ya que los tumores crecen en condiciones bajas de oxigeno (hipoxia). “Resulta que cuando los niveles de oxigeno son más bajos en el tumor, más radiación se necesita”, dice Cima. “Por lo tanto, estos sensores podrían dejar ver como hipoxia está cambiando en el tumor, por lo que se podría ajustar la radiación en consecuencia.”

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Ilustración del sensor bioquímico que puede ser implantado en el tejido canceroso durante la biopsia inicial. La carcasa del sensor, hecha de un plástico biocompatible, es lo suficientemente pequeña como para caber en la punta de una aguja de biopsia. Contiene 10 microlitros de agentes de contraste químicos típicamente utilizados para la formación de imágenes por resonancia magnética (MRI) y un circuito para comunicarse con el dispositivo lector externo.

La elaboración de una fuente de energía para estos sensores era crítica, Cima explica. Hace cuatro años, el equipo construyó un sensor implantable similar que puede ser leído por un escáner de resonancia magnética. “Resonancias magnéticas son caras y no es fácil de hacer parte de la atención  rutinaria”, dice. “Queríamos dar el siguiente paso y poner algo de electrónica en el dispositivo para que pudiéramos tomar estas medidas sin una resonancia magnética. El poder de estos nuevos sensores se basa en el lector.

Específicamente, hay una bobina de metal en el interior del lector y una bobina mucho menor en el propio sensor. Una corriente eléctrica magnetiza la bobina en el interior del lector, y el campo magnético crea un voltaje en la bobina del sensor cuando las dos bobinas están muy juntas, un proceso llamado inductancia mutua. El lector envía una serie de impulsos, y el sensor los devuelve, como Cima pone. La variación en esta señal de retorno a través del tiempo es interpretada por una computadora a la que está conectado el lector, que revela los cambios en los biomarcadores específicos.

“Con estos dispositivos, es como tomar la presión arterial. Es una medición simple. Usted consigue la lectura y pasa “, dice Ralph Weissleder, un radiólogo y director del Centro de Sistemas de laboratorio de Biología en el Hospital General de Massachusetts que esté familiarizado con la investigación. Probados con éxito los sensores en los experimentos de laboratorio, incluyendo la implantación en los roedores.

Mientras que los sensores solamente se implantaron durante unas semanas, Cima cree que podrían ser utilizados para monitorizar la salud de una persona durante muchos años. “Hay miles de personas vivas hoy, porque tienen implantes electrónicos, como marcapasos y desfibriladores,” él dice. “Estamos haciendo estos sensores fuera de los materiales que se encuentran en este tipo de implantes a largo plazo, y dado que son tan pequeños, no creo que vaya a ser un problema.” Estos experimentos iníciales mostraron que los sensores podrían ser rápidos y fiables y detectar con precisión el pH y la concentración de oxígeno en el tejido. Los investigadores quieren comprobar lo bien que estos sensores registran cambios en el pH de medición durante un período prolongado de tiempo.

“Quiero usar estas sondas para que podamos utilizarlas para controlar la respuesta del tumor”, dice Cima.” Mientras que la principal aplicación de estos sensores sería el tratamiento del cáncer, Cima también está dispuesto a colaborar con investigadores de otros campos, como la ciencia del medio ambiente. “Por ejemplo, podrían usarse también  para medir el oxígeno o el pH disuelto de todo un estanque o un lago”, dice Cima. “Estoy muy entusiasmado con el uso de estos sensores para llevar grandes volúmenes de datos de vigilancia del medio ambiente.”

Fuente: Por Chris Berdik, MIT

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