Nuevo microscopio de escaneo láser mejora la detección de células cancerosas

Los investigadores de Fraunhofer han desarrollado una tecnología muy rápida para determinar si un tumor se ha extirpado por completo, incluso antes de que el paciente abandone el quirófano. Usando una combinación de microscopía de escaneo láser y marcadores tumorales fluorescentes, los médicos pueden detectar cualquier célula cancerosa restante inmediatamente después de las operaciones.

La extirpación quirúrgica de un tumor es un proceso delicado. El tejido canceroso debe extirparse en su totalidad, con gran precisión y con la menor cantidad de incisiones posibles. Posteriormente, el cirujano debe hacerse una serie de preguntas. Por ejemplo, ¿se eliminaron por completo todas las células cancerosas? ¿Y la extracción dañó el tejido circundante? Con los tumores cerebrales en particular, es importante eliminar la menor cantidad posible de células nerviosas sanas.

Ahora, los investigadores de Fraunhofer que trabajan en el proyecto LSC-Onco (Laser Scanning Oncology) han encontrado una solución rápida y confiable a este problema al combinar microscopios de escaneo láser y marcadores tumorales fluorescentes. Con el microscopio, los médicos pueden examinar el tejido que rodea el área de la que se extrajo el tumor, sin siquiera salir del quirófano. Michael Scholles, director del Fraunhofer Center for Micro-electronic and Optical Systems for Biomedicine MEOS, explica: «Un marcador fluorescente aplicado de antemano permite a los médicos ver las células cancerosas que pueden quedar después de la incisión. Luego, estas células pueden eliminarse por completo , con gran precisión». La tecnología se desarrolló en el Centro Fraunhofer de Erfurt, donde MEOS trabaja en tecnologías clave en los campos de las ciencias de la vida, la microelectrónica, la óptica y la fotónica. En el proyecto participaron investigadores del Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos IPMS de Dresde y del Instituto Fraunhofer de Terapia Celular e Inmunología IZI de Leipzig.

Microscopios de barrido láser en el quirófano

En el proyecto LSC-Onco, los expertos de Fraunhofer IPMS desarrollaron aún más el concepto probado de un microscopio de escaneo láser, utilizando un espejo de microescáner fabricado con tecnología MEMS (sistemas microelectromecánicos). Dentro del microscopio, el espejo oscila a una velocidad de varios miles de veces por segundo, dirigiendo luz láser azul con una longitud de onda de 488 nanómetros sobre todo el campo de imagen punto por punto. El espejo dirige simultáneamente la luz fluorescente emitida por el tejido hacia un fotodetector de alta sensibilidad. Las señales del fotodetector se pueden usar para construir una imagen bidimensional. Las imágenes también se pueden grabar en diferentes planos, de modo que las células tumorales debajo de la superficie también se vuelven visibles. «Esto significa que, por primera vez, un potente microscopio de escaneo láser portátil que se puede colocar justo al lado del paciente en el quirófano es una realidad factible», dice Scholles.

Marcadores tumorales fluorescentes

Antes de que el microscopio pueda detectar células cancerosas, primero se deben marcar las propias células. Los investigadores de Fraunhofer IZI utilizaron su experiencia biomédica para desarrollar un líquido marcador tumoral fluorescente que, en pocas palabras, hace que las células cancerosas brillen bajo el microscopio. El equipo de Fraunhofer IZI desarrolló los marcadores para su uso en tumores cerebrales y de piel y actualmente está investigando si otros tipos de tumores reaccionarán de manera similar. El Helios Hospital Erfurt proporcionó las muestras de tejido necesarias para desarrollar los marcadores tumorales, con el consentimiento de los pacientes.

Después de extirpar el tumor, el marcador tumoral se aplica al tejido circundante y el microscopio de barrido láser se coloca directamente sobre la herida. Cuando el rayo láser azul del microscopio encuentra células sanas, la luz reflejada es bloqueada por filtros dicroicos, que tienen la capacidad de pasar solo longitudes de onda específicas. Como resultado, la imagen en la pantalla del microscopio permanece negra para esas células. Sin embargo, si el láser azul encuentra células cancerosas, el marcador tumoral emite un verde fluorescente. Esta luz pasa a través de los filtros dicroicos y aparece en la pantalla como un punto o parche verde. La resolución del sistema es tan alta que incluso las células cancerosas individuales pueden detectarse y mostrarse en la pantalla. «Solo toma unos segundos examinar el campo de operación con el microscopio de escaneo láser», dice Scholles. Al consultar la imagen en la pantalla, los médicos pueden eliminar limpiamente las células cancerosas restantes (que normalmente se encuentran en el borde de la herida) en su totalidad, sin dañar el tejido sano.

Mejorar las posibilidades de recuperación de los pacientes

En comparación con las prácticas actuales en cirugía oncológica, LSC-Onco representa un gran paso adelante. Antes de este desarrollo, los cirujanos generalmente tomaban muestras de tejido de los bordes de la herida luego de la extirpación de un tumor y enviaban estas muestras al laboratorio de un hospital. Después de unos minutos de espera, se entregaría un diagnóstico sobre si las células de muestra eran cancerosas. Si es así, el cirujano tendría que cortar más tejido. Este método consume mucho tiempo, lo que aumenta la tensión del paciente que se somete a la operación. “Con LSC-Onco, todos estos pasos se pueden realizar de una sola vez durante la operación y, además, la precisión es mucho mayor. También protege el tejido circundante, porque se puede ver exactamente dónde comienza el tejido sano en el microscopio. Y ahora, esperar los resultados de las pruebas de laboratorio es cosa del pasado», dice Scholles, director de MEOS.

Como resultado, las operaciones pueden completarse más rápido y los pacientes pueden retirar la anestesia. Esta tecnología también mejora las posibilidades del paciente de una recuperación completa y permanente, ya que garantiza la eliminación limpia de todas las células cancerosas. «Ya hemos recibido comentarios extremadamente positivos de los médicos. La demanda de esta tecnología es muy alta», dice Scholles.