El dispositivo podría llenar una brecha importante en el diagnóstico y tratamiento ayudando a distinguir el subtipo de la enfermedad e informando un enfoque personalizado del tratamiento.

The Optical Society. Los investigadores han desarrollado el primer sensor capaz de identificar objetivamente la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) y distinguir entre sus dos subtipos. El dispositivo representa un logro sustancial hacia un enfoque más personalizado para diagnosticar y tratar la inflamación crónica del tracto gastrointestinal que afecta, sólo en EE.UU. a más de un millón de personas.

Los procedimientos actuales de diagnóstico y tratamiento de la EII son inexactos y dependen en gran medida de los ensayos y errores. En la revista de la Sociedad Óptica Biomedical Optics Express, los investigadores informan sobre un estudio piloto de un endoscopio personalizado que utiliza la técnica de espectroscopia Raman para detectar marcadores moleculares de la EII en el colon.

El sensor está diseñado como una sonda mínimamente invasiva que se puede integrar fácilmente en un examen de colonoscopia de rutina.

"Con los métodos actuales, en última instancia, el diagnóstico depende de cómo el paciente responde a la terapia con el tiempo, y que a menudo no saben el diagnóstico hasta que han pasado  unos años", dijo Anita Mahadevan-Jansen de la Vanderbilt University. El trabajo se inició como proyecto después de una experiencia personal con IBD. "Es por eso que decidimos usar un método basado en la luz para investigar la bioquímica de lo que está pasando en el colon, nuestro objetivo era usar la espectroscopia Raman para ver las señales inflamatorias reales".

Buscando un estándar de oro para el diagnóstico

La EII se presenta en dos subtipos: la colitis ulcerosa (CU), que suele estar confinada al colon, y la enfermedad de Crohn, que puede ocurrir en cualquier parte del tracto gastrointestinal. Pueden causar síntomas similares como diarrea severa, dolor, fatiga y pérdida de peso, pero los dos tipos responden de manera diferente a los tratamientos disponibles, que incluyen fármacos, intervenciones dietéticas y cirugía.

Los médicos usan actualmente una combinación de métodos clínicos, radiológicos y patológicos para diagnosticar el subtipo de EII de un paciente y guiar las decisiones de tratamiento, pero estos métodos detectan los síntomas más que la fuente subyacente de la enfermedad y el proceso carece de un patrón oro objetivo. Como resultado, hasta el 15% de los pacientes son diagnosticados con colitis indeterminada, lo que significa que el subtipo es desconocido, y un 5 a 14% adicional han reclasificado su EII sobre la base de cómo responden al tratamiento.

Investigaciones anteriores llevadas a cabo en muestras de tejidos de personas con EII mostraron que la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn tienen diferentes firmas moleculares. La nueva sonda detecta estas firmas con el fin de obtener información no solo sobre el subtipo de enfermedad, sino también el grado actual de inflamación e incluso los primeros indicadores de la EII que se producen antes de los cambios observables en el tejido intestinal.

"La mayoría de las personas pasan por la colonoscopía basal como parte de la atención de rutina, y se podría imaginar usar este sistema  para obtener una señal Raman de referencia para cada persona", dijo Mahadevan-Jansen. "Si alguien presenta síntomas de EII más adelante, puede usar nuestro sistema de nuevo para determinar si es más probable que sea colitis ulcerosa o Crohn. Luego, una vez que están siendo tratados, tiene una medida objetiva para rastrear su respuesta, ya que puede utilizar el dispositivo para cuantificar realmente la inflamación leve, moderada o severa".

Creación de un dispositivo preparado para la clínica

Para desarrollar la sonda, los investigadores primero utilizaron muestras de tejido y modelos animales para identificar biomarcadores preliminares y firmas espectrales consistentes con EII. Luego construyeron un sistema portátil de espectroscopia Raman con un láser de diodo de 785 nm y una sonda de fibra óptica que suministra 80 mW a la superficie del colon.

"La personalización fue tanto el empaque -para asegurarse de que puede caber fácilmente en el canal de endoscopia y doblar a través de las vueltas del colon- y para sondear la profundidad adecuada en los tejidos que estamos viendo para asegurarse de que podemos obtener una medición robusta , explicó Mahadevan-Jansen.

La espectroscopia Raman se ha aplicado previamente en el tracto gastrointestinal para la detección del cáncer, pero su uso para medir los marcadores de la inflamación plantea algunos desafíos únicos porque las señales son mucho más sutiles. Por esto, se requirió una ingeniería especial para incluir filtros que eliminan la firma Raman producida por los componentes de la propia sonda.

En su prueba piloto, los investigadores utilizaron el dispositivo en 15 pacientes con un diagnóstico existente de enfermedad de Crohn, ocho pacientes con CU y ocho voluntarios sanos. En general, los resultados sugieren una alta sensibilidad (la capacidad de detectar la EII) pero una especificidad pobre (la capacidad de diferenciar entre los subtipos), aunque los resultados varían dependiendo del grado de inflamación y donde se tomó la medida. Al medir el colon derecho en pacientes con inflamación activa, por ejemplo, el dispositivo detectó la enfermedad de Crohn con una sensibilidad del 90% y una especificidad de 75%, en comparación con el 86% y 39%, respectivamente, cuando los resultados se promedian en todos los estados de la enfermedad, los niveles de inflamación y las localizaciones dentro del colon.

Mirando hacia adelante, los investigadores ahora se centran en refinar un sistema de algoritmos que ayuden a doctores a interpretar resultados de la prueba para un paciente dado. Para mejorar la especificidad de la prueba, el equipo está analizando datos de una cohorte de pacientes ampliada para discernir cómo factores como el género, la dieta, la demografía y el régimen de tratamiento influyen en la firma Raman. En última instancia, se prevé un sistema que combina la información clave sobre el paciente con espectros Raman para entregar, en cuestión de segundos, los resultados personalizados que pueden informar un diagnóstico o ayudar a rastrear la respuesta de un paciente al tratamiento

"Nuestro laboratorio realmente ha empujado a encontrar maneras de aplicar la tecnología óptica para apoyar este tipo de medicina personalizada", indicó Mahadevan-Jansen. Los investigadores también están llevando a cabo estudios en modelos animales para comprender mejor las fuentes de varias señales moleculares, identificar los tipos de cambios que cabe esperar como resultado del tratamiento y determinar si el dispositivo podría usarse para detectar EII o factores de riesgo en etapas aún más tempranas.