p Como alvos de marcação a laser de tropas de forças especiais para um piloto de bombardeiro, partículas minúsculas que podem ser visualizadas de três maneiras diferentes ao mesmo tempo permitiram aos cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Stanford remover tumores cerebrais de camundongos com precisão sem precedentes. p Em um estudo a ser publicado online em 15 de abril em Nature Medicine , uma equipe liderada por Sam Gambhir, MD, PhD, professor e catedrático de radiologia, mostraram que as minúsculas nanopartículas projetadas em seu laboratório localizaram e destacaram tumores cerebrais, delineando precisamente seus limites e facilitando muito sua remoção completa. A nova técnica pode algum dia ajudar a melhorar o prognóstico de pacientes com câncer cerebral mortal.

p Cerca de 14, 000 pessoas são diagnosticadas anualmente com câncer no cérebro nos Estados Unidos. Desses casos, cerca de 3, 000 são glioblastomas, a forma mais agressiva de tumor cerebral. O prognóstico para o glioblastoma é desolador:o tempo médio de sobrevida sem tratamento é de três meses. A remoção cirúrgica de tais tumores - um imperativo virtual sempre que possível - prolonga a sobrevida do paciente típico em menos de um ano. Um grande motivo para isso é que é quase impossível, mesmo para o neurocirurgião mais habilidoso, remover todo o tumor e, ao mesmo tempo, poupar o cérebro normal.

p "Com tumores cerebrais, os cirurgiões não podem se dar ao luxo de remover grandes quantidades de tecido cerebral normal ao redor para garantir que nenhuma célula cancerosa seja deixada, "disse Gambhir, quem é a Virginia e D.K. Ludwig Professor de Investigação Clínica em Pesquisa do Câncer e diretor do Programa de Imagem Molecular em Stanford. "Você claramente tem que deixar o máximo possível do cérebro saudável intacto."

p Este é um problema real para glioblastomas, que são tumores particularmente ásperos. Nestes tumores, pequenas projeções semelhantes a dedos comumente se infiltram em tecidos saudáveis, seguindo os caminhos dos vasos sanguíneos e vias nervosas. Um desafio adicional é apresentado pelas micrometástases:manchas tumorais minúsculas causadas pela migração e replicação de células do tumor primário. Micrometástases que pontilham tecidos próximos saudáveis, mas invisíveis a olho nu do cirurgião, podem se desenvolver em novos tumores.

p Embora a cirurgia cerebral hoje tenda a ser guiada a olho nu do cirurgião, novos métodos de imagem molecular podem mudar isso, e este estudo demonstra o potencial do uso de nanopartículas de alta tecnologia para destacar o tecido tumoral antes e durante a cirurgia cerebral.

p As nanopartículas usadas no estudo são essencialmente pequenas bolas de ouro revestidas com reagentes de imagem. Cada nanopartícula mede menos de cinco milionésimos de polegada de diâmetro - cerca de um sexagésimo do de um glóbulo vermelho humano.

p "Nossa hipótese é que essas partículas, injetado por via intravenosa, preferencialmente se concentraria em tumores, mas não em tecido cerebral saudável, "disse Gambhir, que também é membro do Stanford Cancer Institute. "Os minúsculos vasos sanguíneos que alimentam um tumor cerebral estão vazando, portanto, esperávamos que as esferas sangrassem desses vasos e se alojassem no material tumoral próximo. "Os núcleos de ouro das partículas, aprimorados como são por revestimentos especializados, iria então tornar as partículas visíveis simultaneamente para três métodos distintos de imagem, cada um contribuindo exclusivamente para um resultado cirúrgico aprimorado.

p Um desses métodos, imagem de ressonância magnética, já é frequentemente usado para dar aos cirurgiões uma ideia de onde o tumor reside no cérebro antes de operar. A ressonância magnética é bem equipada para determinar os limites de um tumor, mas, quando usado no pré-operatório, não pode descrever perfeitamente a posição de um tumor em crescimento agressivo dentro de um cérebro sutilmente dinâmico no momento em que a operação em si ocorre.

p As nanopartículas da equipe de Gambhir são revestidas com gadolínio, um agente de contraste de ressonância magnética, de uma forma que os mantém ligados de forma estável às esferas relativamente inertes em um ambiente semelhante ao sangue. (Em um estudo de 2011 publicado na Science Translational Medicine, Gambhir e seus colegas mostraram em pequenos modelos animais que nanopartículas semelhantes às usadas neste novo estudo, mas não contém gadolínio, eram não tóxicos.)

p Um segundo, método mais recente é a imagem fotoacústica, em que pulsos de luz são absorvidos por materiais como os núcleos de ouro das nanopartículas. As partículas aquecem ligeiramente, produzir sinais de ultrassom detectáveis ​​a partir dos quais uma imagem tridimensional do tumor pode ser computada. Como este modo de imagem tem penetração de alta profundidade e é altamente sensível à presença de partículas de ouro, pode ser útil para orientar a remoção da maior parte do tumor durante a cirurgia.

p O terceiro método, chamado imagem Raman, potencializa a capacidade de certos materiais (incluídos em uma camada de revestimento das esferas de ouro) para emitir quantidades quase indetectáveis ​​de luz em um padrão de assinatura que consiste em vários comprimentos de onda distintos. As superfícies dos núcleos de ouro amplificam os fracos sinais Raman para que possam ser capturados por um microscópio especial.

p Para demonstrar a utilidade de sua abordagem, os investigadores mostraram pela primeira vez por meio de vários métodos que as nanopartículas do laboratório visavam especificamente o tecido tumoral, e apenas tecido tumoral.

p Próximo, eles implantaram vários tipos diferentes de células de glioblastoma humano profundamente no cérebro de ratos de laboratório. Depois de injetar as nanopartículas de aumento de imagem nas veias da cauda dos camundongos, eles foram capazes de visualizar, com todos os três modos de imagem, os tumores que as células de glioblastoma geraram.

p Os exames de ressonância magnética forneceram boas imagens pré-operatórias das formas e localizações gerais dos tumores. E durante a operação em si, imagem fotoacústica permitiu precisão, visualização em tempo real das bordas dos tumores, aumentando a precisão cirúrgica.

p Mas nem a ressonância magnética nem a imagem fotoacústica por si só podem distinguir o tecido saudável do canceroso em um nível de minuto suficiente para identificar cada pedaço de um tumor. Aqui, o terceiro método, Imagem Raman, provou ser crucial. No estudo, Os sinais Raman emanaram apenas de nanopartículas protegidas por tumor, nunca de tecido saudável livre de nanopartículas. Então, depois que a maior parte do tumor de um animal foi eliminada, a técnica de imagem Raman altamente sensível foi extremamente precisa em sinalizar micrometástases residuais e pequenas projeções de tumor em forma de dedo ainda escondidas no tecido normal adjacente que não foram detectadas na inspeção visual. Esse, por sua vez, permitiu a remoção desses remanescentes perigosos.

p "Agora podemos aprender a extensão do tumor antes de irmos para a sala de cirurgia, ser guiado com precisão molecular durante o próprio procedimento de excisão e, em seguida, imediatamente depois ser capaz de "ver" material tumoral residual antes invisível e retirá-lo, também, "disse Gambhir, que sugeriu que a propensão das nanopartículas de aquecer na estimulação fotoacústica, combinada com sua especificidade tumoral, também pode possibilitar que sejam usados ​​para destruir tumores seletivamente. Ele também expressou otimismo de que esse tipo de precisão poderia eventualmente ser aplicado em outros tipos de tumor.