Un equipo interdisciplinar de científicos y clínicos de Corea del Sur han diseñado una plataforma de imágenes intraoperatoria de última generación, que utiliza bacterias modificadas génicamente con la peculiaridad de ser fluorescentes, específicamente en las localizaciones tumorales.
Este agente de contraste a base de bacterias ilumina los tumores como una luz de neón durante el proceso quirúrgico, que se traduce en una resección más precisa. Paralelamente, reduce el riesgo de recurrencia, según los autores del estudio que difunde Advanced Materials.
Es bien sabido que extirpar con precisión los tumores es el aspecto más crítico de la cirugía oncológica, pero sigue siendo un desafío significativo en la práctica clínica. En el cáncer de mama, por ejemplo, la tasa de márgenes positivos (donde las células cancerosas permanecen en el límite quirúrgico) puede alcanzar hasta un 35 %, según los autores de este trabajo.
Estas limitaciones se traducen, con frecuencia, en una reintervención con el consiguiente incremento del riesgo de recurrencia.
En opinión de los doctores SeungBeum Suh y Sehoon Kim, del Instituto coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), así como del profesor Hyo-Jin Lee, del Hospital Universitario Nacional de Chungnam, autores del estudio, las imágenes o la ecografía preoperatorias suelen ser insuficientes para identificar completamente los límites tumorales, lo que obliga a los cirujanos a depender en gran medida de su experiencia.
Este equipo diseñó un sistema de bacterias fluorescentes que se activa específicamente en el tejido tumoral, lo que permite a los cirujanos identificar la situación y los márgenes del tumor en tiempo real. La señal fluorescente se mantiene estable in vivo durante más de 72 horas y resalta claramente las regiones tumorales incluso dentro de órganos internos complejos.
Como si se iluminara un edificio en un mapa, esto permite la identificación visual e intuitiva de tumores a simple vista durante la cirugía, incluso con iluminación estándar, lo que reduce la carga quirúrgica.
A diferencia de los agentes de contraste convencionales, que deben desarrollarse individualmente para cada tipo de cáncer, esta nueva plataforma aprovecha dos características comunes del microambiente tumoral: la hipoxia y la evasión inmunitaria, lo que la hace ampliamente aplicable en múltiples tumores sólidos.
Se sabe que las bacterias se acumulan selectivamente en los tejidos cancerosos y penetran profundamente en el núcleo del tumor.
Desde principios de este siglo -añaden estos científicos-, se han explorado varias cepas bacterianas, incluidas Salmonella typhimurium y Escherichia coli, para el tratamiento del cáncer.
Los avances en la recombinación génica y la síntesis de plásmidos han permitido la construcción estable de bacterias recombinantes que, una vez inyectadas, interactúan con el sistema inmunitario del huésped, infiltrándose y proliferando en las regiones hipóxicas del tumor.
En este sentido, hacen hincapié en que “estas regiones hipóxicas, incluidas las áreas necróticas, protegen a las bacterias anaeróbicas de las células inmunitarias, lo que las hace eficaces para atacar los tejidos cancerosos independientemente del tipo de cáncer. A diferencia de los métodos de obtención de imágenes preseleccionadas de tumores con estreptavidina-biotina basados en anticuerpos, que se basan en la selección de antígenos específicos expresados en células tumorales viables, nuestro enfoque aprovecha la capacidad de Salmonella asociada a estreptavidina (SAS) para colonizar el microambiente tumoral, incluidas las regiones hipóxicas y necróticas, superando la heterogeneidad intertumoral y garantizando imágenes más amplias y consistentes”.
“Desarrollamos -añaden- una cepa de SAS mediante la ingeniería de Salmonella typhimurium, una bacteria conocida por su capacidad para dirigirse al cáncer».
SAS prolifera selectivamente en el tejido canceroso y, utilizando un sistema de inducción, secreta estreptavidina, que se une al tinte fluorescente conjugado con biotina inyectado posteriormente, resaltando eficazmente el tejido canceroso.
Este sistema bacteriano permite la penetración profunda del tumor y la secreción de estreptavidina, que se difunde hacia afuera debido a la alta presión intersticial del tumor, lo que permite su distribución uniforme en todo el tumor.
La intensidad de fluorescencia es aproximadamente cinco veces mayor que la de los agentes convencionales, y el sistema actúa en el espectro del infrarrojo cercano, lo que garantiza la compatibilidad con los endoscopios quirúrgicos y equipos de imagen actuales.
También puede integrarse con robots quirúrgicos y sistemas de imagen intraoperatoria, para mejorar la precisión quirúrgica y acortar la duración del procedimiento. La capacidad de interactuar con sistemas quirúrgicos guiados por fluorescencia, ampliamente utilizados en centros hospitalarios, refuerza aún más su potencial clínico.
El equipo de investigación busca expandir esta plataforma bacteriana a un sistema integrado de tratamiento del cáncer que combine diagnóstico, cirugía y terapia. Las bacterias modificadas, capaces de localizar tumores de forma autónoma, también podrían servir como transporte de fármacos anticancerígenos o proteínas terapéuticas.
Con esta finalidad, el equipo está perfeccionando la plataforma mediante la convergencia con equipos de imagen biomédica, sistemas de administración de fármacos de precisión y evaluaciones exhaustivas de seguridad para su aplicación clínica.
“Este estudio -subraya el doctor Suh- demuestra un enfoque novedoso en el que las bacterias localizan tumores de forma autónoma y emiten señales fluorescentes, lo que permite la identificación en tiempo real de la situación y los límites del tumor durante la cirugía. Su aplicación en una amplia gama de tumores sólidos lo posiciona como un posible nuevo estándar para la obtención de imágenes quirúrgicas de precisión”.