In vivo Quantitative Tomography of 225Ac Daughters in a Prostate Cancer Mouse Model with a Compton Camera

El tratamiento del cáncer busca constantemente armas que sean lo suficientemente precisas como para destruir un tumor sin dañar al paciente. Un enfoque prometedor consiste en el uso de diminutos paquetes de material radiactivo que buscan las células cancerosas y liberan partículas alfa, un tipo de radiación que actúa como un mazo microscópico. Estas partículas viajan solo una distancia muy corta, asestando un golpe masivo a la célula cancerosa mientras dejan intacto el tejido sano circundante. Sin embargo, surge un problema significativo una vez que el material radiactivo está dentro del cuerpo. A medida que el átomo radiactivo principal se desintegra, se fragmenta en piezas más pequeñas y en movimiento llamadas átomos hijos. Estas piezas pueden retroceder y desprenderse de su portador original, derivando hacia órganos sanos como los riñones o el hígado, lo que podría causar daños no deseados. Para que esta terapia sea segura y eficaz, los médicos necesitan una forma de observar exactamente a dónde van estas piezas radiactivas dentro de un paciente vivo, pero las herramientas de imagen actuales tienen dificultades para verlas con claridad en las dosis diminutas utilizadas para el tratamiento.

Un equipo de investigadores ha demostrado ahora una nueva forma de ver estos viajeros invisibles dentro de ratones vivos. Utilizaron una cámara especializada que no depende de las rejillas de metal pesado, o colimadores, que se encuentran en los escáneres médicos tradicionales. En su lugar, este dispositivo utiliza un bloque sólido de cristal que puede detectar la dirección de los rayos gamma —pequeños estallidos de energía emitidos a medida que los átomos radiactivos se desintegran— rastreando cómo rebotan en los electrones dentro del cristal. Este método, conocido como imagen Compton, permite a la cámara construir un mapa tridimensional de dónde proviene la radiación sin necesidad de bloquear la mayor parte de la señal. Los investigadores aplicaron esta técnica a un modelo de ratón con cáncer de próstata que había sido tratado con un fármaco radiactivo diseñado para atacar el tumor. Inyectaron una cantidad muy pequeña del fármaco, solo 18.5 kBq, una dosis lo suficientemente baja como para ser segura para un animal vivo pero demasiado tenue para la mayoría de los escáneres estándar para ser detectada.

El equipo escaneó tres ratones, cada uno con un pequeño tumor, durante treinta minutos mientras permanecían inmóviles sobre una plataforma única. La cámara capturó con éxito los rayos gamma emitidos por dos átomos hijos específicos, 221Fr y 213Bi, que se crean a medida que el fármaco radiactivo principal se descompone. Al centrarse en las firmas de energía específicas de estos átomos, los investigadores pudieron reconstruir imágenes tridimensionales claras que mostraban dónde se había acumulado la radiación. Los resultados revelaron que el fármaco radiactivo había llegado con éxito a los tumores, y la cámara podía distinguir el tumor del resto del cuerpo. A pesar de que los tumores eran pequeños y la cantidad de radiación era increíblemente baja, las imágenes mostraron la ubicación del cáncer con una claridad sorprendente. Los investigadores también midieron la actividad en los órganos centrales, como el hígado y los riñones, que aparecieron como una única región brillante en las imágenes porque la cámara aún no podía separarlos entre sí, pero sí podía distinguir claramente el tumor del resto del cuerpo.

Para asegurar que su nueva cámara decía la verdad, los investigadores compararon las imágenes que tomaron dentro de los ratones vivos con las mediciones tomadas después de que los ratones fueran sacrificados. Retiraron los órganos y los tumores y contaron la radiación en una máquina de laboratorio. Los números de las imágenes en vivo coincidieron casi perfectamente con los números de las mediciones de laboratorio. Para los tumores, la cámara detectó entre el 86% y el 98% de la actividad radiactiva real presente. Este nivel de precisión es significativo porque demuestra que este nuevo método de imagen puede proporcionar una forma fiable y no invasiva de rastrear el fármaco y sus subproductos peligrosos en tiempo real. El estudio muestra que es posible visualizar el movimiento de estos hijos radiactivos en dosis que son relevantes para la terapia alfa real, una hazaña que antes se consideraba imposible con niveles tan bajos de radiación.

Los hallazgos sugieren que esta tecnología podría ayudar eventualmente a los médicos a optimizar la terapia alfa dirigida al permitirles observar cómo se comporta el fármaco dentro de un paciente durante varios días o semanas, en lugar de tener que adivinar basándose en una sola instantánea tomada después de que el animal muere. Si bien el sistema actual tiene limitaciones, como la incapacidad de separar los órganos individuales en el centro del cuerpo, demostró con éxito que un solo detector puede crear un mapa 3D detallado de los productos de desintegración radiactiva en un sujeto vivo. Esto abre la puerta a una mejor comprensión de cómo estos potentes fármacos se distribuyen en el cuerpo, lo cual es un paso crucial hacia la conversión de la terapia alfa en una opción más segura y eficaz para el tratamiento del cáncer en humanos.