Por qué la tinta de tatuajes puede servir para detectar el cáncer / Using Tattoo Ink To Detect Cancer Cells

Un estudio estableció que puede colorear las nanopartículas que se usan en estudios de contraste como resonancias y tomografías, sin presentar toxicidad

Aunque el coronavirus está en el centro de las preocupaciones sanitarias del mundo, otros factores de enfermedad y mortalidad siguen influyendo sobre la población humana. El cáncer, por ejemplo, sigue siendo la segunda causa principal de muerte en los Estados Unidos. La detección temprana, que siempre fue tan deseable como elusiva, ahora es más difícil, ya que mucha gente se ve forzada a postergar los estudios de rutina. Pero para cuando se retomen los controles, una investigación halló un nuevo elemento para la oncología: la utilidad de la tinta de tatuajes para identificar la enfermedad.

El informe se publicó en la revista académica Biomaterials Science y analizó si es posible utilizar tintes comunes —como los que se usan en los tatuajes y para colorear los alimentos, como los dulces Skittles y M&Ms— para iluminar las células cancerosas en resonancias magnéticas (RNM) y tomografías (TC). Encontraron que estos tintes, que adicionalmente no necesitan pasar por el proceso de aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) porque ya cuentan con ella, se pueden pegar a las nanopartículas que se utilizan para rastrear el cáncer, lo cual permite una mejor visualización de las células anormales.

El equipo de Cristina Zavaleta, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad del Sur de California (USC/Viterbi), desarrolló estos nuevos agentes para los estudios de imágenes por contraste. “Por ejemplo, si el problema es el cáncer de colon, se detecta mediante una endoscopía”, explicó a EurekaAlert. “Pero un endoscopio es, literalmente, una linterna al final de una barra, así que sólo da información sobre la estructura del colon. Uno puede ver un pólipo y sabe que necesita hacer una biopsia”.

En cambio, “si pudiéramos brindar herramientas para la elaboración de imágenes que ayudaran a que los médicos vieran si ese pólipo en particular es canceroso o benigno, acaso no sería necesario realizarla”, sintetizó. La idea de Zavaleta fue probar con “tintas ópticas” como las de los tatuajes.

En los estudios de pesquisa de células malignas, los médicos inyectan a los pacientes con nanopartículas que las detectan y se adhieren a ellas, lo cual las hace visibles en una RNM o una TC. “Pero para ver esas nanopartículas es necesario teñirlas”, siguió la publicación. “Un problema que los científicos han enfrentado es que con frecuencia se quedan en las partes del cuerpo que suelen metabolizarlas, como el hígado, así que es necesario teñirlas con materiales que no sean tóxicos. Lamentablemente, algunos de los tintes que los científicos han estado usando en las nanopartículas no son visibles durante el tiempo suficiente para ayudarlos a detectar los cánceres con efectividad”.

En ese problema pensaba Zavaleta cuando, mientras participaba de una clase de animación en los estudios de Pixar, en Emeryville, California, prestó atención a los colores de las acuarelas, la intensidad de los pigmentos, su brillo. “Me pregunté si tendrían propiedades ópticas interesantes”, contó.

Entre las opciones para experimentar encontró la tinta de tatuajes. “Vimos algunos de los tintes de drogas, cosméticos y alimentos que existen ya aprobados por la FDA para indagar en sus propiedades ópticas”, detalló a EurekaAlert. Y contactó al artista Adam Sky, de San Francisco, quien hace tatuajes con tintes brillantes.

Le llevó una paleta de pintor con 96 hoyos, y él los rellenó con diferentes tintas. “Luego las llevé a nuestro escáner Raman, que se utiliza para detectar nuestras nanopartículas tumorales por sensibilidad, y descubrí estas huellas asombrosas, espectrales, que podíamos utilizar para codificar nuestras nanopartículas —sintetizó—. Fue genial”. Los tintes resultaron lo suficientemente seguros como para que los investigadores pudieran usarlos en gran cantidad, lo que permitió que las células cancerosas se volvieran más fáciles de ver.

Using Tattoo Ink To Detect Cancer Cells

The humble ink in a tattoo artist’s needle could be the key to improving the detection of cancer, thanks to new research from the USC Viterbi Department of Biomedical Engineering

WiSE Gabilan assistant professor in the department with a lab at the USC Michelson Center for Convergent Bioscience, Cristina Zavaleta and her team recently developed new imaging contrast agents using common dyes such as tattoo ink and food dyes. When these dyes are attached to nanoparticles, they can illuminate cancers, allowing medical professionals to better differentiate between cancer cells and normal adjacent cells. The work has been published in Biomaterials Science.

Early detection is crucial for patients to have the best possible outcomes from cancer; a disease that will affect over 38% of Americans at some point in their lifetime.

However, detection is challenging without good imaging agents; contrast materials which when injected into patients, allow for imaging such as MRI and CT to function with better sensitivity and specificity, enabling medical professionals to diagnose with accuracy, and for surgeons to identify the exact margins of tumors.

“For instance, if the problem is colon cancer, this is detected via endoscopy,” Zavaleta said. “But an endoscope is literally just a flashlight on the end of a stick, so it will only give information about the structure of the colon ­- you can see a polyp and know you need to take a biopsy.”

“But if we could provide imaging tools to help doctors see whether that particular polyp is cancerous or just benign, maybe they don’t even need to take it,” she said.

Illuminated nanoparticles move through a blood vessel to find cancer. The coloring dyes were incorporated into nanoparticles to allow for more sensitive imaging contrast when identifying cancerous cells.

To achieve this, the team has discovered a unique source of optical contrasting agents from the household coloring dyes and pigments that we routinely encounter. These “optical inks” can be attached to cancer-targeting nanoparticles to improve cancer detection and localization.

The dyes and pigments were discovered from common coloring agents that already have U.S. Food and Drug Administration (FDA) approval, which the team hopes may enable them to be more easily and safely implemented in imaging practice.

For Zavaleta, inspiration struck in an unusual place — an animation class with Pixar artists in Emeryville, California, the home of the famed studio. Zavaleta, who enjoys art and animation among her hobbies, said she was intrigued by the inks and paints that the artists brought to class.

“I was thinking about how these really high pigment paints, like gouache watercolors, were bright in a way I hadn’t seen before, and I was wondering if they had interesting optical properties,” Zavaleta said.

The idea led her to tattoo artist in nearby San Francisco, Adam Sky, another artisan working with bright dyes.

One of the safety challenges of imaging using nanoparticles, is that often these nanoparticles can have a prolonged retention in organs like the liver and the spleen, which are responsible for trying to break down the nanoparticle. Because of these safety concerns, it’s crucial to consider biodegradable nanomaterials. Currently, there are a limited amount of optical contrast agents approved for clinical use.

“We thought, let’s look at some of the FDA-approved drug, cosmetic and food dyes that exist and see what optical properties are amongst those dyes,” Zavaleta said. “And so that’s where we ended up finding that many of these FDA-approved dyes have interesting optical properties that we could exploit for imaging.”

The team has developed a nanoparticle that will carry these highly pigmented imaging agents as a “payload.” Zavaleta said the particles are of a specific size that enables them to passively penetrate into tumor areas, but can also be retained due to their size.

Original story from USC Viterbi