La resonancia magnética y la inteligencia artificial pueden detectar signos tempranos de muerte de células tumorales después de una terapia novedosa
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En un estudio reciente publicado en Nature Biomedical Engineering, un equipo dirigido por investigadores del Hospital General de Massachusetts ( MGH) ha demostrado que la resonancia magnética nuclear (RMN) y la inteligencia artificial (IA) pueden usarse para detectar signos tempranos de muerte de células tumorales en respuesta a una nueva terapia contra el cáncer basada en virus.
Recientemente, un prometedor virus terapéutico que elimina selectivamente las células cancerosas sin afectar el tejido normal ha despertado la esperanza de tratar tumores cerebrales agresivos. Para optimizar aún más la terapia basada en virus, se debe realizar un control no invasivo frecuente de la respuesta al tratamiento. Este control es fundamental para comprender las interacciones entre el virus y las células cancerosas, como el grado de propagación del virus dentro del tumor y la respuesta terapéutica.
Los investigadores utilizaron imágenes de resonancia magnética molecular cuantitativa para medir múltiples propiedades de los tejidos, entre ellas pH tisular y concentración de proteínas, que se alteran con la muerte celular. Este método permite monitorear la respuesta terapéutica mucho antes que con las técnicas anteriores. Las respuestas al tratamiento fueron visibles solo 48 horas después de la terapia viral, mucho antes de que se observaran cambios en el volumen del tumor.
«Programamos un escáner de resonancia magnética para crear «huellas digitales» de señales únicas para diferentes compuestos moleculares y pH celular. A continuación, se utilizó una red neuronal de aprendizaje profundo para decodificar las huellas dactilares y generar mapas moleculares y de pH cuantitativos», dice Christian Farrar, Ph.D., investigador y profesor del Centro de Imágenes Biomédicas Athinoula A. Martinos. «El método de huellas dactilares moleculares de IRM se validó en un estudio de tumores cerebrales en ratones en el que los tumores se trataron con una nueva terapia basada en virus que eliminó selectivamente las células cancerosas».
Para maximizar la eficacia de este enfoque de tratamiento, el Los investigadores desarrollaron un método para la detección de la muerte de células tumorales causada por el virus. Esto ha permitido la detección temprana y rápida de regiones tumorales que responden al tratamiento. Recientemente, los investigadores han implementado este método para cuantificar el pH celular y los compuestos moleculares en el cerebro humano sano. La investigación futura de este enfoque en pacientes con tumores cerebrales humanos ayudaría a optimizar estas terapias basadas en virus
«Este estudio demuestra la fortaleza y la promesa de implementar tecnología computarizada basada en IA en medicina para la investigación no invasiva de procesos biológicos que subyacen a la enfermedad», dice Or Perlman, Ph.D., investigador del Centro de Imágenes Biomédicas Athinoula A. Martinos. «Uno de los componentes más interesantes y clave para el éxito de este enfoque fue el uso de huellas dactilares moleculares simuladas para entrenar la red neuronal de aprendizaje automático. Este concepto podría expandirse e investigarse potencialmente para resolver otros desafíos médicos y científicos».
Este estudio describe un nuevo método para detectar la muerte de células tumorales de forma no invasiva mediante resonancia magnética. La capacidad para hacer esto podría ser útil para la monitorización no invasiva del tratamiento del cáncer, lo que podría mejorar la atención al paciente y adaptar el tratamiento a un paciente individual. El mismo enfoque también podría ser beneficioso para detectar y caracterizar otras afecciones médicas en las que se produce una muerte celular elevada, como accidentes cerebrovasculares y enfermedades hepáticas.
Si bien el estudio se validó principalmente mediante un modelo de tumor cerebral en ratones, los investigadores han demostró la capacidad de usar el mismo método para producir mapas cuantitativos de pH y moleculares en modelos de accidente cerebrovascular en ratas y humanos sanos. En el futuro, planean explorar más a fondo la aplicabilidad de este enfoque de imágenes no invasivas en pacientes con tumores cerebrales y accidentes cerebrovasculares.
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Nuevo método utilizado para estudiar cómo se organizan las células cancerosas Más información: O Perlman et al, Imágenes cuantitativas de apoptosis después de viroterapia oncolítica mediante huellas dactilares de resonancia magnética asistidas por aprendizaje profundo, Naturaleza Ingeniería Biomédica (2021). DOI: 10.1038/s41551-021-00809-7 Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por el Hospital General de Massachusetts Cita: Las imágenes por resonancia magnética y la inteligencia artificial pueden detectar primeros signos de muerte de células tumorales después de una terapia novedosa (2021, 1 de diciembre) consultado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-magnetic-resonance-imaging-artificial-intelligence.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.