Avance científico: I3M logra imágenes en 3D de melanomas en ratones usando microscopio económico.

El microscopio, una herramienta crucial en la detección temprana del melanoma, el cáncer de piel más peligroso

VALÈNCIA, 19 Sep.

Un grupo de investigadores del Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha logrado capturar las primeras imágenes tridimensionales de un melanoma en ratones vivos utilizando un microscopio fotoacústico de bajo costo.

Este prototipo de alta resolución ha sido desarrollado para obtener imágenes detalladas de melanomas localizados a varios milímetros debajo de la piel, con una resolución aproximada de entre 50-75 micras, según lo anunciaron ambas instituciones en declaraciones oficiales.

La función principal de este microscopio es facilitar el diagnóstico temprano de enfermedades dermatológicas como el melanoma, cuya tasa de metástasis es muy elevada, ya sea a través del torrente sanguíneo o del sistema linfático.

El diseño de este microscopio de bajo costo, patentado a principios del año 2024, se basa en el uso de diodos láser pulsados (PLD) de luz infrarroja (longitud de onda de 905 nanómetros), como fuente láser compacta y eficiente en lugar de los láseres convencionales basados en cristales, que suelen ser más costosos y menos prácticos en microscopios de este tipo.

El equipo responsable de este proyecto está liderado por Juan José García Garrigós, investigador del CSIC en el Laboratorio de Ultrasonidos (UMIL) del I3M, en conjunto con el investigador Alejandro Cebrecos. Ambos científicos son reconocidos en España por sus avances en la investigación y desarrollo de la imagen fotoacústica, una técnica innovadora que permite obtener imágenes tridimensionales del interior de organismos biológicos.

Además, el profesor Francisco Marco Jiménez del Instituto de Ciencia y Tecnología Animal (ICTA) de la UPV colaboró en los ensayos, mientras que el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) participó en el diseño del prototipo. Igualmente, se destacó el papel de Javier Navarro Calvo, quien actualmente está realizando su tesis doctoral sobre esta tecnología en el I3M y recientemente fue galardonado con el Premio Andrés Lara para Jóvenes Investigadores en el congreso de Tecniacústica 2024 en Faro, Portugal.

En julio pasado, el equipo del I3M llevó a cabo varios ensayos de imagen en ratones vivos utilizando este prototipo de microscopio fotoacústico. Según García Garrigós, "esta técnica nos permite obtener imágenes volumétricas del tejido de forma rápida, en pocos minutos por milímetro cúbico, gracias a nuestro diseño de escaneo láser con espejos".

El científico señaló que la precisión de las imágenes en profundidad se logra mediante el desarrollo de nuevos algoritmos de procesamiento, los cuales serán publicados próximamente en revistas especializadas.

Actualmente, el equipo está trabajando en mejorar el prototipo para hacerlo más portátil y orientado a su uso clínico, incorporando una segunda fuente láser con longitud de onda visible para convertirlo en un microscopio fotoacústico dual. Con esta actualización, se podrá observar no solo los melanomas, sino también las redes vasculares circundantes con mayor sensibilidad, lo que permitirá detectar posibles angiogénesis asociadas a la evolución tumoral y mejorar así la precisión del diagnóstico.

La imagen fotoacústica, también conocida como optoacústica, es una técnica novedosa de imagen biomédica molecular que permite obtener imágenes tridimensionales del interior de organismos biológicos de forma no invasiva, sin dolor y sin radiaciones ionizantes, mediante la combinación de pulsos de luz láser y la detección de ondas de ultrasonidos generadas por la absorción de luz en las moléculas del tejido.

Esta técnica permite seleccionar sustancias específicas presentes en el organismo, como la hemoglobina, melanina, lípidos o colágeno, mediante la elección de la longitud de onda del láser que ofrece un mayor contraste de absorción de luz en relación con el tejido circundante.

Además, se pueden utilizar agentes de contraste exógenos para mejorar las imágenes a mayor profundidad. Estos agentes incluyen fluoroforos o nanopartículas unidas a moléculas del organismo, como proteínas o anticuerpos, lo que permite obtener imágenes más específicas de zonas con mayor concentración de estas moléculas y también imágenes funcionales para visualizar la evolución de procesos biológicos.

Este proyecto está siendo financiado por la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI) de la Generalitat Valenciana, en el marco del Programa Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) Comunitat Valenciana 2021-2027, Línea 1: Valorización, transferencia y explotación por las empresas de resultados de I+D.