El dispositivo podría llenar un hueco importante en el diagnóstico y tratamiento de la EII, ayudando a distinguir los subtipos de la enfermedad y a informar sobre un método personalizado de tratamiento
El primer sensor capaz de identificar la enfermedad inflamatoria intestinal (EII)
Los investigadores han desarrollado el primer sensor capaz de identificar de forma objetiva la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) y distinguir entre sus dos subtipos. El dispositivo representa un logro sustancial hacia un método más personalizado de diagnóstico y tratamiento de la EII, una inflamación crónica del tracto gastrointestinal que afecta a más de 1 millón de estadounidenses.
Los procedimientos actuales de diagnóstico y tratamiento para la EII son inexactos y se basan principalmente en prueba y error. En la publicación de la Optical Society, llamada Biomedical Optics Express, los investigadores informan sobre un estudio piloto de un endoscopio especializado que usa la técnica de las huellas digitales químicas llamada espectroscopía Raman para detectar marcadores moleculares de la EII en el colon.
El sensor está diseñado como una sonda mínimamente invasiva que puede ser integrada fácilmente a una colonoscopia de rutina. Después de algunos ajustes, los investigadores dicen que los doctores podrían utilizar el dispositivo para ayudar a diagnosticar la EII y a evaluar la respuesta de un paciente al tratamiento.
“Con los métodos actuales, el diagnóstico depende, en última instancia, de cómo responde el paciente a la terapia con el tiempo, y a menudo no se conoce el diagnóstico hasta que han pasado algunos años,” dijo Anita Mahadevan-Jansen, de la Universidad Vanderbilt, en los Estados Unidos, autora principal de la investigación, quien inició el proyecto después de una experiencia personal con la EII. “Es por eso que decidimos utilizar un método basado en la luz para explorar la bioquímica de lo que sucede en el colon. Nuestra meta es utilizar la espectroscopía Raman para buscar las señales inflamatorias reales.”
Buscar el estándar de referencia para el diagnóstico
La EII se presenta en dos subtipos: colitis ulcerosa (CU), la cual típicamente se desarrolla en el colon; y la enfermedad de Crohn, la cual puede presentarse en cualquier parte del tracto gastrointestinal. Ambas pueden presentar síntomas similares como diarrea severa, dolor, fatiga y pérdida de peso, sin embargo, los dos tipos responden de forma diferente a los tratamientos disponibles, los cuales incluyen fármacos, intervenciones nutricionales y cirugía.
Los doctores utilizan actualmente una combinación de métodos clínicos, radiológicos y patológicos para diagnosticar el subtipo de EII de un paciente y orientar las decisiones del tratamiento, sin embargo, estos métodos detectan los síntomas, en lugar de la causa subyacente de la enfermedad, y el proceso carece de un estándar de referencia objetivo. Como resultado, hasta un 15% de los pacientes son diagnosticados con colitis indeterminada, lo que significa que el subtipo es desconocido, y adicionalmente de un 5 a 14% reciben una reclasificación de su EII con base en la forma en que responden al tratamiento.
Investigaciones anteriores realizadas en muestras de tejido de personas con EII mostraron que la CU y la enfermedad de Crohn tienen diferentes firmas moleculares. La nueva sonda detecta estas firmas para cosechar información no sólo respecto al subtipo de la enfermedad, sino también al grado actual de inflamación e incluso a los indicadores tempranos de la EII que aparecen antes de los cambios observables en el tejido intestinal.
“La mayoría de las personas se someten a una colonoscopía de base como parte de los cuidados de rutina, y se puede pensar en utilizar esto para obtener una señal Raman base para cada persona,” dijo Mahadevan-Jansen. “Si alguien presenta síntomas de EII posteriormente, se puede utilizar de nueva cuenta nuestro sistema para determinar si es más probable que sea CU o Crohn. Luego, una vez que están recibiendo tratamiento, se puede tener una medida objetiva para dar seguimiento a su respuesta, ya que se puede usar el dispositivo para cuantificar la inflamación leve, moderada o severa.”
Crear un dispositivo listo para utilizar en las clínicas
Para desarrollar la sonda, los investigadores utilizaron primero muestras de tejido y modelos animales para identificar marcadores preliminares y firmas espectrales consistentes con la EII. Luego, construyeron un sistema de espectroscopía Raman especializado con un láser de diodos de 785 nm y una sonda de fibra óptica que genera 80 mW en la superficie del colon.
“La personalización se realizó tanto a nivel del empaque — para asegurar que pueda entrar fácilmente en el canal de la endoscopía y doblarse en las secciones curvas del colon — y para sondar a la profundidad correcta los tejidos que estamos analizando para asegurarnos de que podemos obtener una medición robusta,” explicó Mahadevan-Jansen.
La espectroscopía Raman ha sido aplicada anteriormente en el tracto gastrointestinal para la detección de cáncer, sin embargo, el utilizarla para medir marcadores de inflamación supone algunos desafíos particulares puesto que las señales son más que sutiles. Esto necesitaba ingeniería especializada, por ejemplo, para incluir filtros que eliminen la firma Raman producida por los mismos componentes de la sonda.
En su prueba piloto, los investigadores utilizaron el dispositivo en 15 pacientes con un diagnóstico existente de la enfermedad de Crohn, ocho pacientes con CU y ocho voluntarios sanos.
En general, los resultados sugieren alta sensibilidad (la capacidad de detectar EII) pero pobre especificidad (la capacidad de diferenciar entre subtipos), aunque los resultados varían dependiendo del grado de inflamación y de la zona donde se toma la muestra. Al medir el lado derecho del colon en pacientes con inflamación activa, por ejemplo, el dispositivo detectaba la enfermedad de Crohn con una sensibilidad del 90% y una especificidad de 75, en comparación con el 86 y 39% respectivamente, cuando los resultados son promediados entre todos los estados de la enfermedad, niveles inflamación y zonas dentro del colon.
El futuro
Los investigadores ahora están concentrados en refinar un conjunto de algoritmos que ayude a los doctores a interpretar los resultados de la prueba para un paciente dado. Para mejorar la especificidad de las pruebas, el equipo está analizando datos de un cohorte expandido de pacientes para diferenciar la forma en que factores como el género, la dieta, la demografía y el régimen de tratamiento, influyen en la firma Raman. A la larga, visualizan un sistema que combine información clave sobre el paciente con espectros Raman, para dar, en cuestión de segundos, resultados personalizados específicos que puedan determinar un diagnóstico o ayudar a dar seguimiento a la respuesta del paciente al tratamiento.
“Es una forma única de ver la medicina personalizada que toma en cuenta todo tipo de información más allá de solamente el genoma, incluyendo la demografía y muchos otros factores que hacen única a una persona,” dijo Mahadevan-Jansen. “Nuestro laboratorio en verdad ha hecho el esfuerzo por hallar formas de aplicar tecnología óptica para apoyar esta clase de medicina personalizada.”
Los investigadores también están realizando estudios en modelos animales para comprender mejor las fuentes de varias señales moleculares, identificar los tipos de cambios que pueden esperarse como resultado del tratamiento, y determinar si el dispositivo puede ser usado para detectar EII o factores de riesgo incluso en etapas más tempranas.
Fuente: sciencedaily.com
Fecha: 4 de enero de 2017
Fuente: The Optical Society
Fuente original:
Materiales proporcionados por The Optical Society. Nota: el contenido podría haber sido editado en estilo y extensión.
Referencia de la publicación:
Isaac J. Pence, Dawn B. Beaulieu, Sara N. Horst, Xiaohong Bi, Alan J. Herline, David A. Schwartz, Anita Mahadevan-Jansen. Clinical characterization of in vivo inflammatory bowel disease with Raman spectroscopy. Biomedical Optics Express, 2017; 8 (2): 524 DOI: 10.1364/BOE.8.000524
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170104114346.htm
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
