Completamente transparentes. «Esto es un riñón, aquí hay un pulmón, un corazón, otro riñón...». Mientras María Victoria Gómez-Gaviro extrae los órganos de unas probetas con unas pinzas, va detallando qué son. A simple vista, por su viscosidad y apariencia, cuesta distinguirlos. Son órganos de modelos animales que sirven para validar una técnica diagnóstica que desarrollan en el Hospital Universitario Gregorio Marañón de Madrid.
La jefa de grupo de Bioóptica del centro madrileño deja claro desde el principio que lo que utilizan para «aclarar los tejidos es incompatible con la vida». Se trata de otra vertiente al colorante de los Doritos que hace unas semanas presentaba un grupo de investigación de la Universidad de Stanford. «Es un gran avance, sí, pero hay mucho márketing en ello», añade Manuel Desco, jefe de Servicio de Medicina y Cirugía Experimental. «No vuelve totalmente transparente el tejido porque en humanos la piel es más gruesa que en un ratón, que es muy fina», puntualiza. «Aunque sí lo hace en vivo».
Gómez-Gaviro explica que la diferencia entre ambos reside en el reactivo que usan. «Ellos echaron mano de sistemas de refracción de la luz y longitudes de onda: una sustancia que te corta el verde y el azul [de ahí el tono anaranjado de las imágenes]. Pero cuando tienes que ver determinadas estructuras esto no sirve». Desco asegura que «nos ha venido bien para que se hable de la utilidad de estos avances».
¿Cuáles son las diferencias entre el 'colorante de los Doritos' y este proyecto?
«Con el sistema de Standford se puede facilitar la visión de venas y arterias», explica el investigador. Pero lo que el equipo de Gómez-Gaviro y Desco ha patentado, desde el Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón, va más allá: es la primera máquina que automatiza los procesos de clareado de los órganos y tejidos para su estudio. «Nos ahorramos muchas horas, técnicos asignados al proceso... antes era inasumible su introducción en la práctica clínica. ¿Cómo le pides eso a un gestor de hospital? Con la automatización, sí se puede conseguir».
El avance ha sido posible gracias a un acuerdo de licencia que la Fundación de Investigación Biomédica del Hospital Gregorio Marañón ha firmado con la empresa Plane Light. «Ya hemos validado el primer prototipo, hemos corregido algunas cosas y está listo para que empiecen la fabricación de modelos que prueben en otros centros». Esta máquina puede terminar en el laboratorio de Standford, en uno de Alemania o recaer en alguno de los centros de investigación españoles. «Ahora otros tienen que validar lo que nosotros ya hemos conseguido en nuestras instalaciones», aclara Gómez-Gaviro.
"Ahorramos tiempo y recursos: hemos pasado de días a horas. Colocamos la muestra y le damos a un botón"
«Estamos pendientes de la publicación en una revista de impacto», señala Desco. Antes de esta, ya fueron rindiendo cuentas a la comunidad científica en otras más especializadas, como iScience, Biomedical Optic Express y Biomedicines.
Utilidades de los órganos y tejidos transparentes
Y, ¿para qué quieren en un laboratorio una máquina que vuelve transparentes tejidos y órganos? «Sería muy útil en los servicios de Anatomía Patológica, donde hay que hacer loncheados para estudiar qué hay en los órganos, por ejemplo», dice Gómez. «Hay pocos laboratorios que tengan sistemas de clareado de tejidos». Y no solo se trata de volverlos transparentes. «Lleva unido un proceso de inmunohistoquímica», añade Gómez-Gaviro. Se trata de marcar estructuras y elementos de los tejidos para su posterior estudio. «Como por ejemplo las neuronas, los vasos sanguíneos... Estructuras determinadas que nos interesan para poder visualizar puntos concretos».
¿Cómo se sabe qué hay dentro de un órgano casi invisible? Como ya apuntó Gómez-Gaviro. estas estructuras tienen marcas que, al pasar por un microscopio especial, denominado Selective Plane Illumination Microscopy (SPIM), se vuelven visibles. «Esto nos permite ver la arquitectura celular completa en 3D». En la revista iScience, el equipo publicó la utilidad del aclarado y el estudio de los tejidos transparentes a través de imágenes ópticas tridimensionales.
Con este proceso se visualizan, por ejemplo, «los vasos sanguíneos en toda su extensión y recorrido, sus ramificaciones y su distribución», ahonda Gómez-Gaviro. En el caso del cerebro, también se puede contemplar con precisión «la longitud de cada neurona, todas sus bifurcaciones, y no sólo las que se encuentren en el plano de corte». «Primero hemos dado el salto clave: hemos innovado. Y luego hemos transformado una investigación en una aplicación real».
En iScience, concluían que «el uso de recursos de aclaramiento tisular óptico para la obtención de imágenes 3D de tejidos biológicos a gran escala allana el camino para futuras aplicaciones en la investigación traslacional y clínica». Este paso es fundamental. «No estamos aquí para conseguir algo y que se quede en un cajón. A veces no se consigue. Pero en esta ocasión, sabíamos que iba a ser posible», manifiesta el investigador.
"Será muy útil en Anatomía Patológica, donde hay que hacer loncheados para estudiar qué hay en las muestras"
El proceso no ha sido rápido ni sencillo. «Llevo en esto desde que llegué de Londres, hace más de 10 años», cuenta Gómez-Gaviro. El procedimiento consiste en la preparación de una mezcla de reactivos que elimina los lípidos, el principal elemento que hace opacos los tejidos. Este sistema emplea una técnica denominada Cubic.
«Fue Mariví [Gómez-Gaviro] la que dio con la tecla», explica Desco, que a grandes rasgos resume cómo un proceso farragoso en el que se empleaban distintos reactivos requería vigilancia por parte del personal e invertir muchas horas (incluso días) se ha convertido en «un proceso automático donde pones todos los reactivos juntos, le das a un botón y te marchas».
Gómez-Gaviro apunta otra de las ventajas. «Podemos meter en la máquina varias muestras de tejidos juntas». Y también especifica el ahorro de tiempo: «Hemos pasado de días a horas. Según el tipo, puede ser unas 24 horas o menos». El proceso manual exigía supervisión «por la noche o fines de semana».
Manipular varias muestras a la vez para hacerlas transparentes, «es un gran paso». La investigadora detalla que «de momento los resultados han sido muy positivos» y van a seguir analizando todo tipo de «tejidos humanos con distintos tamaños, distintas estructuras y distinta naturaleza, porque la idea sería reforzar esta técnica para su uso en biopsias en la práctica clínica diaria».
Una vez transparentes, pasan a visualizarse a través de los microscopios de alta resolución. «Aquí las muestras se pueden ver de forma más rápida y eficaz que con el método manual utilizado hasta la fecha», explica Gómez-Gaviro. En iScience se describen las pruebas que realizan con las técnicas de obtención de imágenes ópticas tridimensionales (3D), que «pueden ampliar nuestro conocimiento sobre procesos fisiológicos y patológicos que no se comprenden del todo con enfoques 2D. Las pruebas diagnósticas estándar con frecuencia no son suficientes para determinar inequívocamente la presencia de una condición patológica».
«¿Cómo se traduce esto en beneficios en el paciente?». Desco arroja la pregunta que todos se plantean en este tipo de avances. «No es una solución directa, pero claro que, si uno reduce tiempos en las biopsias, en los estudios de tejidos y es capaz de analizarlo con exhaustividad va a proporcionarle al paciente un mejor diagnóstico, va a conocer mejor su enfermedad y vamos a saber si los tratamientos funcionan».
"Somos buenos gastando el dinero en investigación para crear conocimiento, pero hay que generar recursos y valor. Eso se llama innovación"
Un ejemplo práctico es conocer la extensión de un cáncer. De forma habitual, se extrae una muestra de tejido mediante una biopsia y además de los análisis genómicos (alteraciones de proteínas, genéticas...) para conocer los apellidos del tumor más allá de la localización (mama, colon, pulmón...) se realiza un «loncheado de la pieza para pasarla por el microscopio y observar en detalle todo. Luego ya hay programas que te lo reconstruyen», apunta Desco.
«Pero en este paso, hay pérdida de información», asegura Gómez-Gaviro, que prosigue:«Nosotros no cortamos. Con nuestra técnica se permite la localización de puntos muy pequeños que podían pasar desapercibidos». Daños vasculares o células tumorales escondidas, por ejemplo.
Desco apunta que «se necesitará también de la inteligencia artificial para analizar todas las imágenes y la información que nos van a dar». Todo esto es posible gracias a que en el centro madrileño se unen perfiles distintos: «Físicos, ingenieros, biólogos, médicos... Abordamos muchas facetas que tenemos que englobar en un único proceso». El investigador subraya que hay muchos protocolos que de forma individualizada funcionan «pero, automatizados, no. Esto tiene más trascendencia de lo que parece».
Otra de las ventajas es el retorno económico de la patente y la venta de máquinas. «Todo lo que se obtenga, ya hemos firmado que los acuerdos de las licencias irán para el instituto de investigación, para seguir con nuestro trabajo», explican. Una forma de cerrar el círculo y de acabar con la brecha de esa investigación que no ve un resultado final.
«En nuestro país somos buenos gastando el dinero en investigación para crear conocimiento, pero luego hay que aprovecharlo para generar recursos y valor. Eso es innovación», remacha Desco.