Profesora Fiona Lyng
Identificar los primeros signos de cáncer lo antes posible es clave para garantizar las máximas posibilidades de supervivencia. Esto es cierto para todos los tipos de cáncer, y especialmente para el cáncer de cuello uterino, la cuarta causa más común de muerte por cáncer en mujeres a nivel mundial. El cáncer de cuello uterino es en gran medida prevenible, y la detección precoz de signos precancerosos mediante pruebas rutinarias como los Papanicolaou (Papanicolaou) o el diagnóstico del virus del papiloma humano (VPH) puede permitir una intervención oportuna.
Aunque la aparición de la vacuna contra el VPH ha sido abrumadoramente exitosa en reducir la incidencia de cánceres de cuello uterino, las estrategias actuales de cribado estándar de oro no son perfectas. Por ejemplo, los Papanicolaou llevan mucho tiempo consolidados como la prueba de citología rutinaria para identificar anomalías cervicales, pero la técnica está limitada por su baja sensibilidad. Como resultado, las pruebas de Papanicolaou no siempre pueden detectar de forma fiable morfologías celulares anómalas o cambios precancerosos, lo que puede dar lugar a resultados falsos negativos.
La profesora Fiona Lyng, Ph.D., directora del Centro de Ciencias de la Radiación y el Medio Ambiente de la Universidad Tecnológica de Dublín, ha sido una voz destacada en el campo de la detección temprana del cáncer utilizando técnicas basadas en espectroscopía óptica durante más de una década. La investigación del profesor Lynck ha realizado contribuciones transformadoras al campo, incluyendo el desarrollo de un novedoso protocolo basado en espectroscopía Raman para la detección de precánceres cervicales, que ha demostrado utilidad clínica. Recientemente hablamos con la profesora Lyng sobre su investigación pionera y cómo los microscopios HORIBA Raman la han apoyado a lo largo de su carrera investigadora.
"Para cualquier cáncer, no solo el cuello uterino, la detección precoz es clave. Poder detectar precáncer es muy importante antes de avanzar en el camino hacia el cáncer, porque en ese momento ya está infiltrado y podría estar extendiéndose.
Detectar cambios precancerosos en las células cervicales ofrece una ventana crítica para la intervención antes de que el cáncer de cuello uterino pueda establecerse."
La profesora Lyng explicó las limitaciones de los métodos convencionales de cribado del cáncer de cuello uterino y explicó cómo esto fue un factor motivador para desarrollar una novedosa prueba basada en microscopía Raman.
"La prueba de Papanicolaou existe desde hace mucho tiempo y sigue siendo el estándar de oro para el cáncer de cuello uterino. El problema de la citología Papanicolaica radica en su subjetividad: la prueba depende de que los clínicos inspeccionen visualmente las muestras para evaluar si la morfología celular es anormal. Una evaluación fiable depende mucho de las habilidades y experiencia del clínico. Aun así, las células cervicales pueden parecer morfológicamente normales, pero en realidad ser bioquímicamente anormales, y eso es lo que intentábamos superar usando espectroscopía Raman."
En los últimos años, los programas de cribado han aprovechado las pruebas de VPH basadas en PCR, pero como explicó el profesor Lyng, estas también pueden conllevar limitaciones:
"Muchos de los programas de cribado cervical actuales utilizan la prueba de VPH para el cribado en lugar de la citología, y normalmente implementan un triaje de citología si se da positivo en la prueba de VPH. Las pruebas de VPH tienen una excelente sensibilidad para detectar la infección por VPH, pero una baja especificidad respecto a si es probable que provoquen cáncer de cuello uterino. Una mujer puede tener un test positivo en VPH, pero podría tratarse de una infección transitoria sin riesgo de desarrollar cáncer. Las pruebas de citología de seguimiento pueden o no detectar una anomalía debido a sus propias limitaciones inherentes."
Dado que las células cervicales pueden mostrar signos bioquímicos de precáncer mucho antes de que aparezcan cambios morfológicos, desarrollar métodos de prueba que detecten estos cambios bioquímicos tempranos en las células cervicales podría ser un cambio radical en la lucha contra el cáncer cervical.
Con la intención de encontrar métodos más fiables para detectar el precáncer, el profesor Lyng y su equipo comenzaron a considerar técnicas basadas en espectroscopía óptica.
"En mi investigación postdoctoral en el Laboratorio Daresbury, Reino Unido, había estado trabajando en imágenes de fluorescencia confocal, pero mi colega, el Dr. Mark Tobin, estaba trabajando en el uso de espectroscopía infrarroja por radiación sincrotrón para el diagnóstico del cáncer, así que cuando llegué a mi institución actual en Dublín, me emocioné al descubrir que tenían un espectrómetro Raman HORIBA– el único microscopio Raman en Irlanda en ese momento, en el año 2000. Fue entonces cuando empecé a interesarme mucho en el uso de la espectroscopía para el diagnóstico del cáncer, así que junto con mi colega el profesor Hugh Byrne empezamos a investigar las capacidades del método Raman."
En colaboración con el Dr. Peter Kelehan del Hospital Nacional de Maternidad de Dublín, la profesora Lyng y su equipo tuvieron acceso a muestras clínicas de tejido cervical y comenzaron a encontrar resultados alentadores.
Al sondar el tejido con espectroscopía Raman, es posible determinar la huella biomolecular de las células, y se demostró que la técnica era muy adecuada para identificar cambios mínimos asociados con el precáncer.
La investigación pronto pasó de las muestras de tejido a las muestras de citología clínica utilizadas en el cribado gracias a una colaboración con el profesor John O'Leary y la Dra. Cara Martin en el Hospital Universitario de Mujeres y Infantes de Coombe; la profesora Lyng quería que las pruebas Raman fueran lo menos invasivas posible, minimizando al mismo tiempo la interrupción del proceso normal de cribado.
Figura 1: Ilustración de la huella bioquímica de una célula que muestra el espectro Raman de una célula junto con espectros de ADN y ARN (ácidos nucleicos), fosfatidil-inositol (fosfolípido) y actina (proteína)
"Desarrollar nuestro protocolo requirió mucho trabajo y pasamos mucho tiempo pensando en la mejor manera de abordarlo. Para aplicaciones de espectroscopía, la mayoría de la gente utiliza fluoruro de calcio u otros sustratos especiales para montar sus muestras y así optimizar las condiciones, pero eso no era una opción para nosotros, ya que habría supuesto interrumpir todo el flujo de trabajo clínico. Si quieres que algo se adopte fácilmente en un entorno clínico, tiene que encajar directamente en el flujo de trabajo actual, así que insistimos en usar portaobjetos de vidrio, aunque eso causó algunas complicaciones."
"Un problema importante que tuvimos fue la contaminación por pequeñas trazas de sangre en las muestras. Como queríamos usar portaobjetos de vidrio, ya que se emplean en el flujo de trabajo clínico actual y además son mucho más baratos que otros materiales especializados, esto limitaba las longitudes de onda de excitación que podíamos utilizar. La mayoría de la gente usa 785 nm para espectroscopía Raman, pero eso no nos sirvió de nada, porque se obtiene mucha fluorescencia usando esa longitud de onda. Así que eso nos llevó al otro extremo del espectro hasta la luz verde a 532 nm. Sin embargo, en esta longitud de onda, la hemoglobina es masivamente resonante, lo que altera los resultados. Pero, con gran perseverancia, prueba y error, logramos un procedimiento exitoso."
Uno de los aspectos más elegantes del protocolo del profesor Lyng, publicado en Nature Protocols[1], es su simplicidad y naturaleza no destructiva. Esto permite que el protocolo Raman se utilice como un complemento para complementar el flujo de trabajo actual de cribado del cáncer de cuello uterino, en lugar de reemplazarlo.
"Nuestro protocolo implica una preparación mínima de la muestra para causar muy poca interrupción en la muestra. Dado que la espectroscopía Raman no es destructiva, la muestra puede analizarse mediante vías adicionales. Luego podría ser teñido para examen citológico, o utilizado para análisis de biomarcadores moleculares. De este modo, nuestro protocolo puede estar sobre los programas de pruebas actuales sin necesidad de muestreo adicional."
Tras el exitoso desarrollo del protocolo Raman, el equipo del profesor Long lo puso a prueba recientemente, con un estudio clínico de utilidad a gran escala en colaboración con el Hospital Universitario de Mujeres e Infantes de Coombe y financiado por la Health Research Board en Irlanda [2].
"En 2022, publicamos nuestro estudio de utilidad clínica en espectroscopía Raman y precáncer cervical, en el que analizamos muestras de 662 individuos. Este fue el ensayo a mayor escala de microscopía Raman para la detección de precáncer cervical hasta la fecha, y quedamos muy satisfechos con el resultado. Un conjunto de pruebas independiente y ciegas (una mezcla de muestras negativas y muestras de neoplasia intraepitelial cervical (CIN)) validó la precisión de clasificación en un 91,3%."
Figura 2: Espectros Raman y gráfico de análisis de componentes principales que muestra discriminación entre células cervicales superficiales (azules), intermedias (verdes) y parabasales (rojas).
La Universidad Tecnológica de Dublín actualizó el sistema original de microscopio HORIBA Raman LabRam a dos sistemas LabRam HR800, y añadió un par de sistemas HORIBA XploRA™ en 2009. Los XploRA han sido una parte fundamental de la investigación del profesor Lyng desde entonces, y han sido pilares durante el desarrollo del protocolo de detección de precáncer cervical basado en Raman.
"Los sistemas XploRA nos han ayudado enormemente en el desarrollo de nuestro protocolo. Es un sistema que podría usarse fácilmente en un laboratorio hospitalario, porque, a diferencia de nuestro antiguo sistema de microscopio Raman, se ajusta a un banquillo y es muy sencillo de manejar para no especialistas. Hemos tenido numerosos investigadores trabajando en nuestros proyectos de diversos ámbitos, y hemos podido ponerlos al día rápidamente y usar el XploRA con confianza. Son auténticos caballos de batalla: este año se cumplen 15 años desde que tenemos nuestros sistemas XploRA, y siguen funcionando y proporcionando los datos sólidos que necesitamos para apoyar nuestra investigación."
Dado que la prueba de VPH se utiliza cada vez más en programas de cribado cervical, la profesora Lyng y su equipo han estado investigando la posibilidad de utilizar espectroscopía Raman para complementar esta prueba y estratificar a mujeres positivas en VPH en el cribado. Proponen que Raman podría utilizarse como prueba de triaje para discriminar entre infecciones transitorias y transformantes por VPH. Se han publicado trabajos preliminares[3] que muestran resultados prometedores para responder a esta necesidad clínica no cubierta.
"Aunque hasta hace poco nos hemos centrado mucho en la citología, las cosas han cambiado mucho en los últimos años en la forma en que se examina el cáncer de cuello uterino. Ahora todo gira en torno a las pruebas de VPH, así que tenemos que adaptarnos a los tiempos. Nuestro estudio piloto encontró que la espectroscopía Raman puede clasificar infecciones transformables por VPH a partir de infecciones transitorias con una sensibilidad del 85% y especificidad del 92%, lo cual es realmente alentador. Una mejor triaje de VPH permitiría que las mujeres con infección persistente de alto riesgo sean derivadas para tratamiento inmediato, mientras que las mujeres con una infección transitoria de bajo riesgo podrían evitar un sobretratamiento innecesario."
Además de su trabajo en el aumento de la triaje del VPH, el profesor Lyng también está interesado en ampliar la utilidad de la espectroscopía Raman para detectar cambios precancerosos en tipos de cáncer más allá del cuello uterino.
"Me interesa usar espectroscopía Raman para la detección de tipos alternativos de precáncer. Anteriormente hemos trabajado con muestras de pulmón y tiroides, pero estamos especialmente entusiasmados con nuestro trabajo en el ámbito oral precanceroso. Las muestras orales son ideales porque la recogida es mínimamente invasiva: solo tienes que abrir la boca y usar un cepillo para recoger las células, y luego procesarlas igual que hacemos con las muestras de cáncer de cuello uterino."
"Nuestros estudios iniciales con el Hospital Universitario Dental de Dublín han encontrado que la espectroscopía Raman distingue entre los diferentes grados de precáncer oral o displasia oral, y eso ha funcionado muy bien [4]. Tenemos un nuevo proyecto que comienza este año, financiado por Science Foundation Ireland, que investiga si podríamos utilizar espectroscopía Raman y muestras de saliva y células mínimamente invasivas para mejorar el manejo de lesiones orales potencialmente malignas. A pesar de todos nuestros estudios en curso sobre la detección precancerosa, nuestros sistemas XploRA seguirán demostrando ser invaluables."
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