Investigadores de la Universidad Purdue han desarrollado una técnica para predecir mejor la resistencia a la quimioterapia en caninos y humanos.

La quimioterapia puede salvar vidas, pero a menudo un paciente con cáncer puede resistirse a la quimioterapia prescrita, lo que le cuesta un tiempo valioso. La quimiorresistencia es un tema que los investigadores deben comprender mejor para poder adaptar el tipo correcto de quimioterapia al paciente adecuado, lo que se denomina medicina personalizada.

Una pareja inusual de científicos veterinarios y físicos cree que su método para detectar la quimiorresistencia podría ser el nuevo estándar para la medicina personalizada. Su método es inesperado: la ecografía Doppler. Es posible que muchas personas hayan escuchado el término Doppler, ya sea por los informes meteorológicos para detectar actividad de tormentas o por los futuros padres que ven a su hijo por nacer por primera vez.

Ahora, un equipo de físicos y científicos veterinarios de la Universidad Purdue está utilizando ultrasonido para detectar cómo responden las células cancerosas a la quimioterapia. Actualmente tienen su método de detección personalizada de quimioterapia en ensayos clínicos de fase 2 en humanos en la Facultad de Medicina de IU y también han estado utilizando el método en ensayos caninos. El concepto nació en 2015 de la mano de tres investigadores de Purdue: David Nolte, investigador principal y Profesor Distinguido de Física y Astronomía Edward M. Purcell, John Turek, Profesor de Ciencias Médicas Básicas, y Michael Childress, Profesor de Oncología Comparada. Nolte es del Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Ciencias de Purdue y Turek y Childress son de la Facultad de Medicina Veterinaria de Purdue. Los tres son miembros del Instituto de Investigación del Cáncer de la Universidad Purdue y han publicado sus hallazgos en Informes Científicos. También figuran como autores en este artículo tres estudiantes de Nolte:; Zhen Hua y Zhe Li, ambos ex estudiantes de doctorado, y Dawith Lim, actual estudiante de doctorado -; así como el equipo de la Facultad de Medicina de IU formado por Shadia Jalal, MD, Ali Ajrouch y Ahmad Karkash.

"La técnica desarrollada en Purdue mide los movimientos dentro de las células cancerosas y cómo estos movimientos cambian cuando las células se exponen a medicamentos contra el cáncer", explica Nolte. “Debido a que el movimiento es el resultado de la 'maquinaria' celular, los pacientes que responden positivamente a la quimioterapia muestran respuestas mecánicas a los medicamentos diferentes a las de los pacientes que no responden. Esto tiene el potencial de identificar a los pacientes en quienes la quimioterapia no tendrá éxito para poder dirigirlos a un tratamiento más eficaz”.

La técnica, llamada imágenes biodinámicas (BDI), ha estado en desarrollo para tratamientos contra el cáncer durante más de ocho años. El equipo publicó sus hallazgos anteriormente y señaló que la técnica mostró potencial para identificar quimiorresistencia, pero solo en condiciones de enfermedad bastante restringidas. Esto planteó la cuestión de si BDI podría ser útil sólo para casos especiales. 

La investigación actual muestra que BDI es, de hecho, una técnica general y sólida. Muestra resultados similares en dos especies (humana y canina) y dos enfermedades (linfoma y cáncer de esófago). Esto proporciona, por primera vez, pruebas sólidas de que medir los movimientos mecánicos en tejidos cancerosos vivos es un enfoque viable y prometedor para predecir la quimiorresistencia del paciente”.

David Nolte, investigador principal 

La idea de utilizar Doppler en la investigación del cáncer parece un escenario poco probable. Según Nolte, el concepto y el proceso de esta técnica nacieron de la experimentación científica básica. Dijo que el concepto se ajustó con el beneficio de la casualidad combinado con un progreso lento y constante.

"Comenzamos a trabajar en cultivos de tejido canceroso cultivados en el laboratorio, por lo que era natural pasar eventualmente a tumores frescos de los pacientes", explica. "Las mediciones Doppler fueron algo a lo que nos dirigimos durante nuestros experimentos, ya que notamos efectos dinámicos interesantes que inicialmente no habíamos previsto".

Este equipo se formó hace más de dos décadas. En 1999, la Oficina del Vicepresidente Ejecutivo de Investigación de Purdue organizó una reunión de profesores de Purdue interesados ​​en diversos aspectos de las imágenes.

"Dr. Nolte y yo nos conocimos en esa reunión y comenzamos a trabajar en el uso de la tecnología con esferoides tumorales 3D (pequeños tumores cultivados en cultivo) que yo cultivé en mi laboratorio”, dice Turek. “Trabajamos con esferoides tumorales durante varios años a medida que avanzaba la tecnología. Cuando llegó el momento de pasar a los tumores derivados de pacientes, nos acercamos al Dr. Childress y utilizamos muestras de pacientes con linfoma canino para rastrear su respuesta a los medicamentos. Fue necesario trabajar con muestras caninas para determinar la viabilidad de trasladar la tecnología a muestras humanas. De las muestras caninas pasamos a las muestras humanas. Nuestra colaboración con la Dra. Shadia Jalal de la Facultad de Medicina de IU ha sido un componente invaluable y crítico para la investigación”.

"La principal ventaja de utilizar tumores caninos en comparación con tumores de ratones de laboratorio es que los primeros representan mejor la heterogeneidad de los cánceres humanos", dice Childress. “Aunque todos los perros que estudiamos tenían el mismo tipo de cáncer (linfoma), el cáncer de cada perro era único, algunos más sensibles y otros más resistentes a la quimioterapia. Esto proporcionó un modelo animal ideal para estudiar una tecnología predictiva como BDI antes de llevarla a ensayos en humanos”. 

Las células de todos los seres vivos tienen una maquinaria funcional muy sintonizada. Cuando influencias externas perturban la maquinaria celular, los movimientos mecánicos cambian. Si los científicos pueden ver una diferencia en esos cambios entre los pacientes cuyos cánceres son sensibles al tratamiento y aquellos que no lo son, podrán aprender esas firmas y usarlas para predecir la quimiorresistencia en futuros pacientes.

"Una cuestión más profunda es qué significan las firmas", explica Nolte. “¿Se pueden interpretar las firmas de quimiorresistencia en términos de cambios en las vías de señalización en células y tejidos y posiblemente incluso en la expresión genética? Esto es mucho más difícil de responder, pero actualmente estamos trabajando en esta pregunta comparando nuestras mediciones con perfiles de expresión genética. También utilizamos compuestos de referencia que tienen un comportamiento conocido en las células y podemos cruzar nuestras mediciones con los cambios conocidos que ocurren con esos medicamentos. Esta parte de la investigación es a largo plazo”.

Nolte dice que Purdue tiene un fuerte apoyo a la investigación interdisciplinaria, lo que ayuda significativamente a cómo se desarrolla este tipo de investigación. Combinar esto con el beneficio del Hospital de Pequeños Animales de la Universidad de Purdue en la Facultad de Medicina Veterinaria permite al equipo organizar ensayos clínicos con pacientes caninos. Ahora que han recibido estos prometedores resultados, el equipo espera que su próximo gran paso en la investigación del cáncer incluya ensayos “prospectivos” de fase 2.

“La actual Fase 2 fue retrospectiva, donde la respuesta clínica del paciente se validó de forma cruzada con la respuesta prevista mediante BDI. El siguiente paso es un ensayo de fase 2 que es 'prospectivo', lo que significa que predeciremos la respuesta del paciente antes del inicio de la quimioterapia”, afirma Nolte.

Esta investigación está financiada en parte por la CBET (División de Sistemas Químicos, de Bioingeniería, Ambientales y de Transporte) de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la Fundación de Salud Canina del American Kennel Club y el Instituto Purdue para la Investigación del Cáncer.

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• Fuente: https://www.news-medical.net/news/20240213/Researchers-develop-groundbreaking-technique-to-detect-chemoresistance-using-ultrasound.aspx