Un avance en resonancia magnética podría detectar de manera temprana el cáncer de páncreas

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

El cáncer de páncreas es difícil de detectar, en parte porque el páncreas se encuentra en la profundidad de la cavidad abdominal, en una posición que puede variar de una persona a otra; por lo tanto, los tumores pancreáticos pueden permanecer ocultos hasta que sea demasiado tarde para su tratamiento. Ahora, investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias demostraron cómo un método emergente de imágenes por resonancia magnética (IRM) podría hacer que los tumores pancreáticos “se iluminen” en las exploraciones por IRM.

De manera similar a las pruebas de tolerancia a la glucosa, que pueden indicar la aparición de diabetes midiendo cómo el cuerpo digiere el azúcar, el nuevo método de resonancia magnética rastrea cómo las células “comen”, es decir, metabolizan, la glucosa.

Hace casi un siglo, el científico judío alemán y premio Nobel Otto Warburg descubrió que los tumores consumen cantidades inusualmente grandes de glucosa en comparación con la mayoría de las células no cancerosas. También observó que la mayor parte de la glucosa consumida por los tumores fermenta y se convierte en lactato, un fenómeno que se conoció como el efecto Warburg.

Al mostrar cómo se puede utilizar la resonancia magnética para distinguir y mapear los productos metabólicos específicos que, como resultado del efecto Warburg, surgen solo en las células cancerosas, el nuevo método de resonancia magnética de Weizmann podría ofrecer una manera de “registrar” e identificar la presencia de cáncer de páncreas. Este método podría conducir a una detección más temprana, un mejor tratamiento y un resultado más esperanzador para los pacientes con cáncer de páncreas.

La investigación, realizada con modelos de roedores de cáncer de páncreas agresivo, se llevó a cabo en el laboratorio del Prof. Lucio Frydman en el Departamento de Física Química y Biológica de Weizmann en colaboración con el Prof. Avigdor Scherz del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales.

Para desarrollar el novedoso método de resonancia magnética, los científicos utilizaron una glucosa alterada químicamente que contenía un isótopo estable del hidrógeno llamado deuterio. Antes de la exploración, esta glucosa alterada se inyectó en el torrente sanguíneo de ratones con cáncer de páncreas.

Según Frydman, el método puede superar a las técnicas tradicionales de resonancia magnética o tomografía por emisión de positrones (PET), ambas con malos resultados en la identificación de tumores pancreáticos.

“La resonancia magnética tradicional no detecta los tumores pancreáticos porque, incluso cuando se añaden agentes de contraste externos, la exploración no es lo suficientemente específica como para destacar la presencia y la ubicación del cáncer”, afirma Frydman.

“Los médicos no pueden ver el tumor hasta que el paciente siente sus efectos. Incluso cuando la exploración indica una anomalía, a menudo no se puede distinguir de una inflamación o un quiste benigno. Del mismo modo, no siempre se puede confiar en las tomografías por emisión de positrones porque un resultado positivo no siempre significa que el paciente tenga cáncer, y un resultado negativo no siempre significa que el paciente esté libre de cáncer”, explica. Añade que la atención preventiva estándar para el cáncer de páncreas implica exploraciones periódicas por TC y resonancia magnética, a menudo acompañadas de biopsias endoscópicas invasivas e incómodas, pero este enfoque combinado rara vez funciona.

Buscando llenar el vacío dejado por esta escasez de métodos de diagnóstico, Frydman y su equipo se propusieron descubrir nuevas firmas de cáncer de páncreas utilizando resonancia magnética para mapear las diferentes formas en que los tejidos normales y cancerosos metabolizan la glucosa.

“A todos nos encanta el azúcar, ¿quién puede decir no a un buen helado?”, afirma Frydman. “En las células sanas, el producto final de la digestión de la glucosa es el CO2 , el gas que exhalamos al exhalar. Pero Otto Warburg descubrió que las células cancerosas no consumen la glucosa “completamente”, sino que la digestión de la glucosa se detiene en un punto intermedio para producir lactato, una molécula que se cree que desempeña un papel importante en la división y proliferación de las células cancerosas”.

Frydman explica que detenerse en este punto intermedio de la digestión de la glucosa hace que las células cancerosas produzcan menos energía que las células normales. Sin embargo, este “estilo de alimentación” les da a las células cancerosas una ventaja para sobrevivir: la presencia de lactato ayuda en gran medida a las células cancerosas a multiplicarse y destruir los tejidos circundantes. “Nuestro objetivo era utilizar este hecho, junto con la resonancia magnética, para revelar los lugares específicos donde se produce el lactato, identificando así la presencia y la ubicación de las células cancerosas y los tumores”.

Pero había un problema: la cantidad de lactato producida en las células cancerosas estaba muy por debajo del umbral de detección de la resonancia magnética convencional, que funciona midiendo los abundantes protones en el agua contenida en los tejidos que se escanean. Para localizar el lactato, la tecnología de escaneo debe superar la enorme señal creada por el agua misma, que tiene una concentración de protones aproximadamente 100.000 veces mayor que el lactato que produciría el efecto Warburg.

“En la resonancia magnética convencional, la señal del agua es simplemente cegadora y el lactato, la tarjeta de presentación de las células cancerosas, pasa desapercibido”, dice Frydman.

Para superar esto, él y su equipo introdujeron dos soluciones alternativas. Primero, intercambiaron los protones de la glucosa con deuterio, que son una forma no radiactiva del hidrógeno. Cuando esta glucosa “deuterizada” fue ingerida por las células cancerosas, produjo lactato deuterizado, que se acercó significativamente a producir una señal de resonancia magnética legible, ya que ya no fue ahogada por la señal de los protones transportados por el agua. Sin embargo, estas señales de lactato todavía eran demasiado débiles para ser detectables en todos los tumores, excepto en los más grandes. Para mejorar la sensibilidad lo suficiente como para mapear la presencia de lactato deuterizado, los científicos desarrollaron enfoques combinados experimentales y de procesamiento de imágenes que aumentaron la sensibilidad en más de un orden de magnitud, lo que permitió que la “resonancia magnética con deuterio” detectara incluso cantidades muy pequeñas de estas moléculas de lactato “manipuladas”.

Los resultados de la técnica de resonancia magnética con deuterio de Frydman fueron clarísimos: incluso concentraciones bajas de lactato deuterado produjeron imágenes en las que las regiones muy iluminadas mostraban tumores de tamaño milimétrico, mientras que la imagen permanecía “oscura” en el resto. Frydman y su equipo también descubrieron que su método era mucho más sensible que una técnica de resonancia magnética de la competencia que busca identificar el cáncer monitoreando solo el paso final del proceso de digestión de la glucosa en las células cancerosas.

Frydman, que ha destacado que este trabajo se ha realizado en modelos animales y que sus hallazgos tecnológicos deben confirmarse en pacientes humanos, considera que la resonancia magnética con deuterio ofrece un nuevo horizonte para una mejor detección temprana del cáncer de páncreas, pero no ofrece una cura.

“Los estudios clínicos futuros, que planeamos comenzar lo antes posible, podrían demostrar que la resonancia magnética con deuterio es una modalidad de diagnóstico temprano que salva vidas para las personas que tienen una predisposición genética a esta terrible enfermedad”, afirma.

“Incluso si el cáncer no se detecta a tiempo, la resonancia magnética con deuterio ayudará a medir las tasas de conversión de glucosa a lactato. Esto podría proporcionar una métrica crucial para predecir la utilidad de ciertos tratamientos, o incluso determinar si un tratamiento está funcionando. Esto podría establecer la resonancia magnética con deuterio como un método preferido para diagnosticar tumores pancreáticos difíciles de identificar y elegir el tratamiento que genere el mejor pronóstico”, cerró.

El estudio fue dirigido por Frydman y el Dr. Elton T. Montrazi del Departamento de Física Química y Biológica del Instituto Weizmann. También participaron en la investigación la Dra. Keren Sasson y la Dra. Lilach Agemy, miembros del laboratorio de Scherz.