Uma imagem digitalizada de uma grade contendo uma célula cancerosa e um pouco de sangue dentro de cada caixa colorida. A cor das caixas indica a quantidade de oxigênio dissolvido no sangue. Crédito:Caltech
A concepção do melhor tratamento para um paciente com câncer exige que os médicos saibam algo sobre os traços do câncer de que o paciente sofre. Mas uma das maiores dificuldades no tratamento do câncer é que as células cancerosas não são todas iguais. Mesmo dentro do mesmo tumor, as células cancerosas podem diferir em sua genética, comportamento, e suscetibilidade a drogas quimioterápicas.
As células cancerosas são geralmente muito mais ativas metabolicamente do que as células saudáveis, e alguns insights sobre o comportamento de uma célula cancerosa podem ser coletados analisando sua atividade metabólica. Mas obter uma avaliação precisa dessas características tem se mostrado difícil para os pesquisadores. Vários métodos, incluindo tomografia de emissão de posição (ou PET), corantes fluorescentes, e contrastes foram usados, mas cada um tem desvantagens que limitam sua utilidade.
Lihong Wang, da Caltech, acredita que pode fazer melhor com o uso da microscopia fotoacústica (PAM), uma técnica em que a luz laser induz vibrações ultrassônicas em uma amostra. Essas vibrações podem ser usadas para células de imagem, veias de sangue, e tecidos.
Wang, Bren Professor de Engenharia Médica e Engenharia Elétrica, está usando o PAM para aprimorar uma tecnologia existente para medir a taxa de consumo de oxigênio (OCR) em colaboração com o professor Jun Zou na Texas A&M University. Essa tecnologia existente pega muitas células cancerosas e as coloca em "cubículos" individuais cheios de sangue. As células com metabolismo mais alto vão consumir mais oxigênio e diminuir o nível de oxigênio no sangue, um processo que é monitorado por um minúsculo sensor de oxigênio colocado dentro de cada cubículo.
O aparelho de microscopia fotoacústica usado para imagens das taxas metabólicas de células cancerosas. Crédito:Caltech
Este método, como aqueles mencionados anteriormente, tem fraquezas. Para obter um tamanho de amostra significativo de dados metabólicos para células cancerosas, seria necessário que os pesquisadores incorporassem milhares de sensores em uma grade. Adicionalmente, a presença dos sensores dentro dos cubículos pode alterar as taxas metabólicas das células, fazendo com que os dados coletados sejam imprecisos.
A versão aprimorada de Wang acaba com os sensores de oxigênio e, em vez disso, usa o PAM para medir o nível de oxigênio em cada cubículo. Ele faz isso com luz laser sintonizada em um comprimento de onda que a hemoglobina do sangue absorve e converte em energia vibracional - som. À medida que uma molécula de hemoglobina se torna oxigenada, sua capacidade de absorver luz nesse comprimento de onda muda. Assim, Wang é capaz de determinar o grau de oxigenação de uma amostra de sangue "ouvindo" o som que ela faz quando iluminada pelo laser. Ele chama isso de microscopia fotoacústica metabólica de célula única, ou SCM-PAM.
Em um novo jornal, Wang e seus co-autores mostram que o SCM-PAM representa uma grande melhoria na capacidade de avaliar o OCR das células cancerosas. O uso de sensores de oxigênio individuais para medir o OCR limitou os pesquisadores a analisar cerca de 30 células cancerosas a cada 15 minutos. O SCM-PAM de Wang melhora isso em duas ordens de magnitude e permite que os pesquisadores analisem cerca de 3, 000 células em cerca de 15 minutos.
"Temos técnicas para melhorar ainda mais o rendimento em ordens de magnitude, e esperamos que esta nova tecnologia possa em breve ajudar os médicos a tomar decisões informadas sobre o prognóstico e a terapia do câncer, "diz Wang.
O papel, intitulado, "Microscopia Fotoacústica de Célula Única de Alto Rendimento Livre de Rótulo da Heterogeneidade Metabólica Intratumoural, "foi publicado online por Nature Biomedical Engineering em 1º de abril.
