Experimento preliminar "ex vivo" de termoablación tumoral mediada por nanopartículas magnéticas. Proceso I: monitorización por imagen de la infusión intratumoral. Poster no.:

S-0013

Congreso:

SERAM 2012

Tipo del póster: Presentación Electrónica Científica Autores:

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J. J. Echevarria Uraga , I. Garcia-Alonso , B. Herrero De La 2

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Parte , H. Marín Ortega , M. Insausti Peña , F. Sanz-Sánchez ; 1

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Galdakao/ES, Leioa/ES, Barakaldo/ES

Palabras clave:

Neoplasia, Investigaciones experimentales, Experimental, Oncología, Estudios animales (veterinaria)

DOI:

10.1594/seram2012/S-0013

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Objetivos El cáncer colorrectal es de los procesos neoplásicos más frecuentes en el mundo occidental, y es además responsable de un elevado porcentaje de patología metastásica de asiento hepático. En la actualidad, la mejor opción terapéutica de las metástasis hepáticas es la exéresis quirúrgica, sin embargo, debido a la propia localización de los implantes tumorales o a las condiciones clínicas de los pacientes, sólo un 8-27% de los afectados por metástasis hepáticas serán subsidiarios de extirpación quirúrgica de las mismas. Las nanopartículas magnéticas son sustancias capaces de generar una transferencia de energía inductora de hipertermia, al ser expuestas a un sistema emisor de radiofrecuencia. En territorio hepático, una opción terapéutica experimental consiste en la inyección intratumoral directa de una suspensión de nanopartículas magnéticas, al objeto de que queden depositadas en el tejido neoplásico. En esta localización, y tras su exposición a un campo magnético externo, la suspensión o magnetofluido provocaría la ablación térmica del tejido tumoral. Con objeto de ser empleado en termoterapia de patología neoplásica hepática, nosotros hemos desarrollado un fluido magnético a base de una suspensión de nanopartículas de ®

®

óxido de hierro en Clinoleic 20% (BAXTER S.A.). El Clinoleic 20% es una combinación de aceites de oliva (80%) y soja (20%) purificados, y su uso clínico está indicado en la nutrición parenteral. Los objetivos del presente trabajo consisten en: •

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Desarrollar la infusión intratumoral de un magnetofluido termoterapéutico mediante punción transparietal percutánea guiada por ecografía, en un modelo experimental. Monitorizar la idoneidad del procedimiento con RM.

Material y método Animales El estudio experimental se realizó en 18 ratas macho WAG/RijCrl de 2,5 meses de edad y 211-263g de peso. Todos los procedimientos se practicaron de acuerdo con la legislación estatal vigente referente a la protección de los animales utilizados para experimentación y otros fines científicos.

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Las ratas se mantuvieron en un estabulario a condiciones estándar: temperatura media de 22ºC, humedad relativa del 55%, patrón alternante de 12 horas de luz y de oscuridad, y alimentación a base de pienso estándar y agua "ad libitum". Fluido Magnético El magnetofluido se elaboró a partir de nanopartículas magnéticas de Fe3O4, de 25nm. En el proceso de síntesis, las nanopartículas eran rodeadas de ligandos orgánicos lipídicos, especialmente acido oleico, que mediante ultrasonificación permitían su ®

suspensión en el Clinoleic 20%. De este modo, se prepararon suspensiones de entre ®

3,5 y 5,5mg de nanopartículas de óxido de hierro en 0,4ml de Clinoleic 20%, que posteriormente serían infundidas individualmente a cada animal, por vía percutánea intratumoral. Anestesia En el proceso de inoculación tumoral, los animales se mantuvieron bajo anestesia inhalada inducida por Halotano. Para la práctica de las exploraciones ecográficas, la infusión intratumoral de los fluidos magnéticos, y los estudios de RM, se utilizó anestesia intraperitoneal a base de una inyección de Diazepam (25mg/kg) combinada posteriormente a los diez minutos con Ketamina (100mg/kg). Inducción tumoral En el día 0 del experimento a los animales se les practicó una laparotomía media subxifoidea para exponer el hígado. Posteriormente se realizó punción subcapsular directa en el lóbulo hepático izquierdo, para inyectar 25.000 células singénicas de adenocarcinoma de colon (línea celular: CC-531) suspendidas en 0,05ml de solución de Hank. Control del desarrollo tumoral Para monitorizar el desarrollo y progresión de las lesiones neoplásicas hepáticas, a los animales se les realizaron ecografías abdominales seriadas a los 21 y 28 días de la inyección tumoral. Las ecografías se practicaron en un ecógrafo "MyLab60 XVision" de Esaote, dotado con una sonda lineal multi-frecuencia de 6-18 Mhz. Como paso previo a

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la ecografía fue necesario depilar la mitad superior del abdomen de las ratas mediante la aplicación de una crema depilatoria estándar. Como signos ecográficos de desarrollo neoplásico se consideraron los siguientes hallazgos (Fig.1): • •

Nódulos intra-hepáticos de eco-estructura diferente y distinguible del parénquima circundante. Festoneado del contorno hepático motivado por abombamientos focales en la superficie de la víscera.

Procedimiento de infusión eco-guiada del magnetofluido En el día 28 se procedió a la infusión intratumoral de los magnetofluidos, en diez animales que habían desarrollado lesiones neoformativas. Los diámetros máximos de los tumores fueron: mediana 8mm (rango: 10-4mm). El procedimiento de infusión se practicó mediante punción directa transparietal de las lesiones neoplásicas, guiada por ecografía y con técnica de manos libres. Este procedimiento permitía visualizar la masa tumoral mientras se puncionaba directamente con una aguja de 30G conectada a una jeringa precargada con los magnetofluidos (Fig.2). Tras verificarse la correcta ubicación intratumoral de la aguja se instilaban lentamente los magnetofluidos en el interior de los tumores (Fig 3). En el caso de tumores grandes se requirieron de dos o tres punciones, en lugares diferentes, para alcanzar la mayor parte del tejido neoplásico. Una vez administrado todo el fluido se retiraba la aguja y se realizaba presión sobre la superficie hepática con la propia sonda ecográfica para favorecer la hemostasia. Estudios de RM A las seis horas de la infusión de los magnetofluidos se realizaron los estudios de RM para valorar la idoneidad de la infusión. En un equipo de RM de 1,5 T, Siemens "Symphony", y con los animales en una bobina de cráneo, se practicaron secuencias axiales STIR [TR: 3600ms; TE: 20ms; TI: 130ms (3600/20/130); espesor de corte: 3mm; matriz: 288x512] y gradiente de eco (GRE) [120/4 (DP*) y 120/14 (T2*); ángulo: 20º; espesor de corte: 3mm; matriz DP*:312x512; matriz T2*: 288x512]. En las secuencias STIR, las lesiones neoplásicas se comportarían como nódulos hiperintensos dentro del parénquima hepático hipointenso. En las secuencias GRE se consideró que la disminución de la intensidad de la señal, más acusada en las secuencias T2*, motivada por la presencia de las nanopartículas de óxido de hierro, indicaría la ubicación del magnetofluido previamente inyectado.

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Images for this section:

Fig. 1: Controles ecográficos a los 21 (A) y 28 (B)días de la inoculación tumoral. Se comprueba el progresivo incremento volumétrico del nódulo hiperecoico tumoral.

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Fig. 2: Procedimiento de punción percutánea eco-guiada "manos libres". Rata anestesiada y depilada en la zona abdominal. Tras localizar la lesión neoplásica en el lóbulo hepático izquierdo, se realiza punción directa del tumor y posteriormente se infunde lentamente el magnetofluido.

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Fig. 3: Punción directa del nódulo. En la imagen A se identifica la aguja de 30G (flechas), en el centro de la lesión tumoral. Tras haber sido retirada la aguja, imagen B, se aprecia aumento de la ecogenicidad del implante tumoral.

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Resultados Las diez ratas que habían desarrollado tumor fueron correctamente infundidas, no mostraron reacciones adversas a las suspensiones, ni desarrollaron complicaciones derivadas del propio procedimiento de punción. Durante la inyección del magnetofluido se observó que el mismo, provocaba un aumento de la ecogenicidad de los implantes tumorales (Fig.4). En las secuencias STIR los tumores mostraban un aspecto heterogéneo, y se alternaban zonas hiperecoicas con focos marcadamente hipoecoicos (Fig.5). En las secuencias GRE solo las lesiones tumorales mostraron una intensa disminución de la intensidad de la señal, debido a la presencia de nanopartículas de Fe3O4. Los magnetofluidos no difundieron hacia el parénquima hepática sano (Fig.6). Images for this section:

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Fig. 4: Ecografía de un gran implante neoplásico, antes (A) y después (B) de ser infundido con el fluido magnetico. Tras la infusión se aprecia aumento de la ecogenicidad por la presencia del magnetofluido, que además queda confinado en el interior del tejido neoplásico.

Fig. 5: Secuencias axiales STIR practicadas a dos animales. Las flechas indican la localización de los implantes neoplásicos que presentan un aspecto heterogéneo.

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Fig. 6: Secuencias axiales DP* (A y B) y T2* (C y D). Los implantes tumorales (flechas) muestran una acusada caída de la intensidad de señal motivada por la presencia de las nanopartículas de óxido de hierro.

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Conclusiones La infusión intratumoral percutánea guiada por ecografía resultó un procedimiento técnicamente sencillo que permitió implantar, selectivamente, una elevada concentración de nanopartículas magnéticas en el interior de los lechos tumorales. Esta técnica fue bien tolerada por los animales que no demostraron efectos adversos severos en las primeras horas tras la infusión de los magnetofluidos. Las nanopartículas de Fe3O4 incrementaron la ecogenicidad del tejido infundido y, por tanto, se comportaron como un contraste positivo. La RM permitió detectar la ubicación de los magnetofluidos infundidos, y se comprobó que los mismos no difundieron hacia el tejido sano peri-tumoral.

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