Un microscopio 3D podría sustituir a las biopsias y acelerar resultados

Una nueva tecnología desarrollada por científicos de Columbia Engineering (Estados Unidos) que permite capturar imágenes en tiempo real de estructuras tisulares en el interior del cuerpo humano podría sustituir las biopsias convencionales, un procedimiento con el que se extraen muestras de tejido para su posterior análisis. Estos expertos han creado un microscopio 3D de alta velocidad –MediSCAPE– que podría guiar a los cirujanos para navegar por los tumores y su entorno sin tener que extirpar tejidos y esperar los resultados de su análisis.

La biopsia es una prueba médica invasiva que se emplea en diferentes procedimientos médicos, especialmente la cirugía y el diagnóstico del cáncer, y que consiste en cortar pequeños trozos de tejido para observarlos al microscopio. “La forma en que se procesan las muestras de biopsia no ha cambiado en 100 años: se cortan, se fijan, se incrustan, se cortan, se tiñen con tintes, se colocan en un portaobjetos de vidrio, y un patólogo las observa con un microscopio simple. Por eso puede llevar días obtener un diagnóstico después de una biopsia”, explica Elizabeth Hillman, profesora de ingeniería biomédica y radiología en la Universidad de Columbia y autora principal del estudio.

Hillman y su equipo llevan una década desarrollando nuevos tipos de microscopios para la investigación en neurociencia capaces de capturar imágenes 3D muy rápidas de muestras vivas como gusanos, peces y moscas para ver cómo las neuronas se movilizan en sus cerebros y cuerpos. El equipo decidió probar si su tecnología, denominada SCAPE (microscopía de excitación planar alineada confocalmente barrida) podría ver algo útil en los tejidos de otras partes del cuerpo

Ver estructuras en 3D desde diferentes ángulos en tejidos vivos

“Uno de los primeros tejidos que observamos fue el riñón de ratón fresco, y nos sorprendió ver hermosas estructuras que se parecían mucho a las que se obtienen con la histología estándar”, afirma Kripa Patel, graduada del laboratorio Hillman y principal autora del estudio. “Lo que es más importante, no agregamos ningún tinte al ratón; todo lo que vimos fue fluorescencia natural en el tejido que, por lo general, es demasiado débil para ver. Nuestro microscopio es tan eficiente que pudimos ver bien estas señales débiles, a pesar de que también estábamos tomando imágenes de volúmenes 3D completos a velocidades lo suficientemente rápidas como para moverse en tiempo real, escaneando diferentes áreas del tejido como si estuviéramos sosteniendo una linterna”.

"Comprender si los tejidos se mantienen saludables y si obtienen un buen suministro de sangre durante los procedimientos quirúrgicos es realmente importante"

“Esto era algo que no esperaba: poder ver estructuras en 3D desde diferentes ángulos”, afirma la Dra. Shana Coley, patóloga renal del Centro Médico de la Universidad de Columbia y que también ha colaborado en el estudio. “Encontramos muchos ejemplos en los que no habríamos podido identificar una estructura a partir de una sección 2D en un portaobjetos de histología, pero en 3D pudimos ver claramente su forma. En particular, en patología renal, donde trabajamos rutinariamente con cantidades muy limitadas de tejido, cuanta más información podamos derivar de la muestra, mejor para brindar una atención más efectiva al paciente”.

Los investigadores comprobaron, además, que al obtener imágenes de los tejidos mientras están vivos en el cuerpo, se podría conseguir más información que a partir de biopsias –ya que los tejidos extirpados ya no tienen vida– porque podían visualizar el flujo de sangre a través de los tejidos y ver los efectos a nivel celular de la isquemia y la reperfusión (cortar el suministro de sangre al riñón y permitir después que fluya de nuevo). Los resultados de su trabajo se han publicado en Nature Biomedical Engineering.

“Comprender si los tejidos se mantienen saludables y si obtienen un buen suministro de sangre durante los procedimientos quirúrgicos es realmente importante”, destaca Hillman, que añade: “También nos dimos cuenta de que si no tenemos que quitar (y matar) los tejidos para estudiarlos, podemos encontrar muchos más usos para MediSCAPE, incluso para responder preguntas simples como '¿qué tejido es este?', o para navegar alrededor de nervios preciosos. Ambas aplicaciones son realmente importantes para las cirugías robóticas y laparoscópicas, donde los cirujanos están más limitados en su capacidad para identificar e interactuar con los tejidos directamente”.