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Los investigadores desarrollan la baliza molecular para encontrar sitios hipóxicos en tiempo real

Las áreas de la hipoxia, o con poco oxígeno en tejido, son sellos de cánceres de rápido crecimiento y de bloqueos o de estrecharse en vasos sanguíneos, tales como recorrido o enfermedad periférica de la arteria. Los investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado una manera de encontrar sitios hipóxicos no invasor en tiempo real.

Los investigadores desarrollaron una baliza molecular sensible al oxígeno que emite señales del ultrasonido en respuesta a la luz, un proceso llamado la proyección de imagen fotoacústica - un método menos invasor, más de alta resolución y menos costoso que el patrón clínico actual, que utiliza las moléculas radioactivas y las exploraciones de la tomografía por emisión de positrones. En un papel publicado en comunicaciones de la naturaleza, los investigadores demostraron la capacidad de la antena a los tumores hipóxicos de la imagen y restringieron arterias en ratones.

“Podríamos dar a un doctor un tridimensional, visión en tiempo real en el tejido a los procedimientos quirúrgicos de la guía y a los planes del tratamiento,” dijo a profesor Jefferson Chan, el líder de la química del estudio. El estudiante de tercer ciclo Hailey Knox y profesor Wawrzyniec Lorenzo Dobrucki de la bioingeniería eran co-autores del papel.

“La capacidad de descubrir esto de una manera que no requiere cirugía ni confía en métodos indirectos es realmente potente, porque usted puede verla real mientras que se está convirtiendo,” Chan dijo.

Los métodos actuales para descubrir hipoxia en tejido pueden determinar solamente hipoxia crónica, y no pueden ayudar así a doctores a encontrar los cánceres agresivos o las condiciones agudas como un recorrido que requieren la intervención inmediata, Chan dijo. Tales métodos se limitan a los procedimientos invasores que implican agujas grandes del electrodo o la proyección de imagen indirecta con las antenas radioactivas, que tiene los retos adicionales de la activación y de la interferencia del lejos-objetivo.

El grupo del Chan molecular de las antenas se convirtió llegado a ser solamente activo cuando el oxígeno está faltando. Cuando son excitados por la luz, producen una señal del ultrasonido, permitiendo la proyección de imagen tridimensional directa de áreas hipóxicas. Probaron el sistema en cultivos celulares, y entonces en ratones vivos con el cáncer de pecho y ratones con las arterias estrechas en sus tramos.

“El sistema que utilizamos en este estudio es un sistema preclínico para los animales. Sin embargo, en una fijación clínica, usted puede tomar una máquina regular del ultrasonido y equiparla de una fuente de luz - usted puede comprar los LED para alrededor $200 que son bastante potentes y caja fuerte para los usos clínicos,” Chan dijo. Los médicos administrarían las moléculas fotoacústicas al paciente, inyectando en una vena o directamente a un sitio del tumor, después utilizan la máquina modificada del ultrasonido para visualizar el campo de interés.

Los investigadores encontraron que su método fotoacústico podría encontrar los simples minutos de la hipoxia después de que la arteria de un ratón fuera restringida, mostrando la promesa para rápidamente encontrar sitios del recorrido o coágulos de sangre en tejido profundo. En los ratones con el cáncer, las antenas habilitaron la proyección de imagen detallada, tridimensional del ultrasonido de tumores hipóxicos.

“Sabemos que muchos tumores son hipóxicos, tan muchos nuevos tratamientos nos hemos convertido que se activen en condiciones oxígeno-deficientes. Pero han sido contrarias en juicios clínicas, porque no todos los tumores son hipóxicos,” Chan dijeron. “Esto da científicos y a médicos una manera no invasor de observar tumores interiores y de determinar si el tumor de un paciente es hipóxico y serían un buen candidato a una nueva droga. Si el tumor no parece muy hipóxico, deben entrar un diverso plan del tratamiento.”

Otra ventaja es el bajo costo de producir las moléculas y su vida útil larga, los investigadores dijeron. Pueden tirante estable por años, mientras que las moléculas radioactivas deben ser utilizadas pronto después de fabricar y requerir el entrenamiento especial para el uso.

El grupo de Chan está explorando otros tipos de moléculas fotoacústicas que podrían imagen otras condiciones. Por ejemplo, están trabajando en las antenas que pueden descubrir cánceres específicos así que pueden encontrar cualquier lugar en donde el cáncer se ha extendido o se ha extendido por metástasis en la carrocería de un paciente.

“No sólo puede usted descubrir un cáncer y descubrir sus propiedades, pero tiene muchas avenidas para la atención a los pacientes. Podemos observar el iceberg entero en vez de la punta del iceberg,” Chan dijo.