Primeiro modelo de membro humano amputado para estudar sondas de imagem para tecidos humanos

O campo nascente da cirurgia guiada por fluorescência (FGS) está crescendo rapidamente, com o potencial de melhorar muito a segurança e a eficácia dos procedimentos cirúrgicos. Na FGS, os tecidos de interesse são direcionados e marcados usando moléculas especiais chamadas fluoróforos. A principal função desses fluoróforos é distinguir o tecido-alvo de outros tecidos e, posteriormente, guiar as etapas cirúrgicas.

A lista atual de fluoróforos aprovados pela FDA para uso clínico é limitado a três: indocianina verde (ICG), fluoresceína e azul de metileno (MB). Embora esses agentes tenham várias aplicações clínicas, eles não são direcionados, o que limita sua especificidade. A crescente demanda por FGS incentivou a identificação de novos fluoróforos específicos que têm como alvo certos tecidos e prometem sucesso clínico. Embora muitos fluoróforos candidatos pareçam eficazes em modelos animais, sua tradução clínica requer testes rigorosos e investimentos financeiros significativos. Um artigo recente em Jornal de Óptica Biomédica tem abordado este problema.

Neste estudo, pesquisadores dos Estados Unidos desenvolveram um sistema novo e aprimorado para identificar os agentes fluorescentes com maior chance de sucesso clínico. “Entender como esses fluoróforos funcionam em tecidos humanos é vital para aumentar a precisão e a segurança dos agentes fluorescentes e, finalmente, reduzir os custos de desenvolvimento e minimizar possíveis danos aos pacientes”, diz Logan M. Bateman, principal autor do estudo.

Para reduzir o tempo na seleção do fluoróforo, os pesquisadores fizeram uma parceria com o Gibbs Lab da Oregon Health and Science University. Juntos, eles desenvolveram um modelo de membro inferior humano amputado para testar um fluoróforo específico do nervo. Neste modelo, tecido o exame é iniciado logo após a amputação, antes da ruptura tecidual induzida pela falta de suprimento de oxigênio. Usando uma bomba cardíaca para perfundir solução salina, a equipe pode imitar a vascularização e pressão osmótica visto em tecidos humanos vivos.

Após a amputação, os membros são transportados para um laboratório cirúrgico, onde são perfundidos com o fluoróforo alvo usando um loop recirculado. Primeiro, a solução salina é perfundida através de uma artéria dominante e, em seguida, uma dose padrão do fluoróforo LGW16-03 (específico do nervo) é administrada. O membro é drenado por gravidade e o perfusato coletado é reciclado de volta ao circuito para simular a circulação sanguínea. Isso ocorre durante 10 minutos de perfusão com o fluoróforo, seguido de uma lavagem de 20 minutos apenas com solução salina. Após 30 minutos, o tecido nervoso é visualizado, tanto in situ (dentro do membro amputado) quanto ex vivo (isolado do membro) usando sistemas de imagem de fluorescência de campo aberto e campo fechado.

Dado que o agente não é tóxico, o parâmetro chave que determina sua eficácia é sua relação sinal-fundo (SBR), um indicador da força do sinal desejado (ou seja, sinal do tecido nervoso) em relação ao ruído de fundo. Notavelmente, o fluoróforo mostrou excelente desempenho a esse respeito.

“Estamos impressionados com o SBR visto usando este fluoróforo e acreditamos que ele também terá um excelente desempenho clínico. Ao ver esses valores de contraste, estamos confiantes de que o modelo de perfusão está fornecendo adequadamente o fluoróforo para o tecido alvo“, comenta o autor sênior Eric R. Henderson, do Dartmouth-Hitchcock Medical Center. Os resultados confirmaram que o agente tem o desempenho óptico necessário para destacar o tecido alvo e, mais importante, demonstrou a viabilidade desse novo modelo de membro humano amputado.

Então o que o futuro reserva? A equipe acredita que o ser humano membro modelo poderia ser usado não só para estudar e selecionar outros agentes fluorescentes no futuro, mas também para estudar doenças periféricas e características patológicas em tecidos sob condições controladas. Além disso, a equipe também vê a plataforma sendo aplicada para estudar as alterações causadas pelo crescimento do tumor.

Henderson conclui: “Este é o primeiro modelo ex vivo que usamos para examinar o desempenho deste fluoróforoe enquanto mais testes são necessários, o modelo tem um tremendo potencial para muitas aplicações diferentes na pesquisa translacional.”

Fornecido por SPIE–International Society for Optics and Photonics