Diagnostican enfermedades usando luz

A través de la espectroscopia Raman se han podido identificar proteínas que originan padecimientos en la piel, evitando con ello métodos invasivos de detección.

El investigador Francisco Javier González Contreras, de la UASLP, busca ahora, usando este mismo método, detectar otras proteínas o marcadores que tengan que ver con el diagnóstico de cáncer de mama o enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y Parkinson

Academia Mexicana de Ciencias

Con un método de diagnóstico no invasivo, es decir que no implica provocar dolor o retirar alguna porción de un tejido para determinar si una persona tiene o no cierto padecimiento, un grupo de científicos encabezado por el doctor Francisco Javier González Contreras, logró diagnosticar dermatitis atópica y un tipo de melasma (paño) usando únicamente luz.

Lo anterior fue posible gracias a los estudios sobre las aplicaciones de la óptica en medicina y biología (biofotónica) utilizando la espectroscopia óptica (Raman y Reflectancia Difusa) para el diagnóstico no-invasivo de enfermedades.

González Contreras, investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP),  especialista en las áreas de nanotecnología y óptica, como resultado de la investigación que lleva a cabo en esta área, demostró por primera vez la detección in-vivo de proteínas en piel tales como la filagrina, la cual es responsable de diversas enfermedades dermatológicas, y comprobó su utilidad por medio de estudios genéticos y clínicos.

El miembro de la Academia Mexicana de Ciencias y su grupo de trabajo han podido colocarse a la vanguardia en la identificación de ciertas proteínas en tejido biológico, luego que hace cinco años pudo detectar con espectroscopia Raman -como se indicó-, la proteína filagrina, causante de dermatitis atópica.

El doctor Francisco Javier González Contreras, investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (Foto: Elizabeth Ruiz Jaimes/AMC).
El doctor Francisco Javier González Contreras, investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (Foto: Elizabeth Ruiz Jaimes/AMC).

La denominación Raman que se le da a la espectroscopia a la que se hace referencia, corresponde al apellido del científico indio Chandrasejara Venkata Raman, Premio Nobel de Física en 1930, quien realizó estudios en el campo de la óptica, particularmente  sobre la difracción de la luz y los rayos X, descubriendo lo que hoy se conoce como el efecto Raman.

Este efecto describe que cuando la luz es dispersada de un átomo o molécula, la mayoría de los fotones son dispersados elásticamente conteniendo la misma energía (frecuencia y longitud); sin embargo, una pequeña fracción de la luz  es dispersada ópticamente a frecuencias diferentes, mayormente inferiores, que la frecuencia de los fotones incidentes.

Lo anterior en términos sencillos indica que al enviarse luz a una superficie, la mayor parte de ésta se refleja del mismo color y una mínima parte se refleja diferente; por ejemplo, si se usa un apuntador rojo y se proyecta sobre una superficie blanca lo que se observa es un punto rojo, entonces lo que Raman identificó es que sólo una millonésima parte de la luz  reflejada tiene un color distinto.

Con la espectroscopia Raman, el investigador ideó analizar la estructura molecular, en este caso del tejido biológico, con la que es posible identificar los tejidos sanos y los enfermos. El espectrómetro es un aparato óptico que puede dar la estructura molecular de la superficie que se está analizando. La espectroscopia Raman es una técnica que se ha utilizado durante mucho tiempo en el análisis de materiales, pero hasta hace poco se empezó a usar en aplicaciones médicas.

Antes, la única forma de saber si una persona tenía dermatitis atópica –ocasionada por una mutación en el gen que produce la filagrina- era a través de un análisis genético.

“Hicimos un estudio con un grupo de niños recién nacidos a los que les medimos con espectroscopia Raman el contenido de esta proteína y después les dimos seguimiento por un año”, explicó.

Agregó que lo que encontraron es que los niños que tenían una menor concentración de filagrina fueron los que desarrollaron la enfermedad, un resultado importante porque con ello pudieron determinar de forma no invasiva si tenían o no una mutación en el gen de estudio. Hasta ahora, la forma más extendida de hacerlo es por medio de sangre, saliva y métodos complicados como el PCR (Reacción en Cadena de Polimerasa) que resulta costoso y requiere de personal especializado para llevarlo a cabo.

ESPECTROMATRO LASER

Francisco Javier González Contreras destacó que su equipo de investigación está en la frontera mundial al usar la espectroscopia Raman para detección de proteínas. “Somos uno de los pocos grupos en el mundo que lo hace”.

Aunque el estudio más fuerte ha sido en la detección de la filagrina para el diagnóstico de dermatitis atópica, su grupo también ha utilizado esta herramienta para el caso de melasma (paño), que aparece principalmente en las mujeres, pero también en los hombres. El tratamiento para esta enfermedad son cremas aclaradoras basadas en hidroquinona, pero esta terapia no funciona en todos los pacientes.

Con el uso de luz se encontró, en otro estudio, que en 12-13% de los pacientes a los que no les funcionan las sustancias tópicas se debe a que tienen una melanina modificada. La melanina es la encargada de dar pigmentación a la piel, existe la normal y la modificada, “¿por qué se modifica?, no lo sabemos, pero por lo pronto ya les damos herramientas a los dermatólogos para saber que estos pacientes necesitan un tratamiento distinto”.

Los resultados obtenidos en filagrina fueron gracias a trabajo realizado en el Hospital Central Dr. Ignacio Morones Prieto, de la UASLP, donde ya se aplica esta técnica.

Sobre esto, el investigador apuntó que “desafortunadamente el trabajo de un investigador generalmente se acaba cuando se publica el artículo, pero creo que ahí la labor, en este caso es de la comunidad médica para que conozcan los resultados y los adopten. En el hospital se está trabajando con un grupo de dermatólogos inmerso en la investigación pero no se ha generalizado entre la comunidad médica, y ese sería uno de los pasos a futuro”.

González Contreras adelantó que seguirá usando este método para detectar otras proteínas o marcadores que tengan que ver con el diagnóstico de cáncer de mama o enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y Parkinson.

“Hay ciertas sustancias que se pueden detectar bien por espectroscopia Raman y otras que no, entonces aquí otra línea de trabajo sería establecer una especie de catálogo para saber cuáles proteínas o marcadores de ciertas enfermedades estamos en capacidad de detectar”.