Esclarecer los mecanismos celulares y moleculares en tiempo real
Los métodos de formación de imagen actuales, como la resonancia magnética (RM), la tomografía computarizada (TC) o la tomografía por emisión de positrones (PET) sirven para identificar tumores relativamente pequeños en los órganos o en los tejidos. Sin embargo, siguen faltando tecnologías de imagen que puedan proporcionar información celular y molecular in vivo para la prevención, la detección y la terapia dirigida contra el cáncer. CARS EXPLORER se planteó como una colaboración multidisciplinar paneuropea centrada en el desarrollo de una metodología de formación de imágenes NLO adecuada para la detección del cáncer de piel utilizando, a efectos de referencia y validación, modelos humanos y murinos de melanoma (cáncer de piel). Para ello, los científicos investigaron técnicas de microscopía NLO tales como la dispersión coherente anti-Stokes Raman (CARS), la microscopia de excitación de dos fotones (2PEF), también conocida como fluorescencia por absorción de dos fotones, o la microscopía de segunda generación armónica (SHG) para la visualización a escala subcelular de muestras biológicas. Para optimizar el contraste, la potencia incidente, la profundidad de penetración y la propagación de la señal en los microscopios y endoscopios NLO y poder así obtener imágenes de los tejidos profundos, los investigadores emplearon técnicas de conformación de pulsos («pulse shaping»). Guiando la luz en fibras de cristal fotónico (PCF) de núcleo hueco (HC), también consiguieron generar, en endoscopios, pulsos luminosos ultracortos del orden de femtosegundos (10-15 segundos) con picos de potencia elevados denominados solitones. Los solitones son paquetes de ondas o impulsos solitarios que se autorrefuerzan y se propagan sin deformarse a una velocidad constante. Los investigadores lograron diseñar microscopios de barrido de punto que utilizan láseres compactos de titanio y zafiro (Ti: Sapph) y osciladores paramétricos ópticos. Por otra parte, los socios del proyecto adaptaron el software para el control del sistema y el procesamiento de datos. Gracias al método de dispersión Raman estimulado (SRS) pudieron obtener el contraste adecuado para la formación de imágenes de tejidos mediante microscopía no lineal. Sobre este resultado se publicó un artículo en la prestigiosa revista científica Nature. Además construyeron un prototipo de sistema de endoscopio-microscopio que utiliza señales CARS y SRS para la visualización, in vivo e in situ, de las muestras e iniciaron el proceso de depósito de su patente. En otra línea de investigación, los miembros del consorcio crearon las bases de datos que les permitirán utilizar la espectroscopía Raman y CARS para caracterizar y diferenciar entre la piel y el tejido linfoide normales o cancerosos. Además procedieron al mapeo sin etiquetas de ácidos nucleicos, proteínas y lípidos en secciones de tejido epidérmico con melanoma. Para comprobar la eficacia de estas técnicas en animales vivos, los investigadores crearon modelos murinos que expresan tumores. Estas nuevas tecnologías han demostrado un gran potencial para la detección temprana y el diagnóstico del cáncer y de otras enfermedades mediante la identificación en tiempo real de los cambios celulares característicos de la malignidad.
