S3-MCS05 - Centro de Investigaciones en Optica, A.C.
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CLASIFICACION DE PATOLOGIAS DEL CANCER DE MAMA MEDIANTE ESPECTROSCOPIA RAMAN Julia Nava Vargas1, Dr. Claudio Frausto Reyes2, Dr. Cirilo Medina Gutierrez3,Dr. Juan Hugo García López4 1 U de G, Centro Universitario Los Lagos (474) 74-24-314, [email protected] 2 Centro de Investigaciones en Óptica, Unidad de Aguascalientes, (449) 44-28-124, [email protected] 3 U de G, Centro Universitario Los Lagos 01 (474) 74-24-314, [email protected] 4 U de G, Centro Universitario Los Lagos 01 (474) 74-24-314,[email protected] Introducción En la actualidad miles de mujeres sufren de cáncer de mama y cada vez más a edades más tempranas. Debido a esto, es prioritario ampliar las investigaciones sobre el cáncer de mama para otorgar mejores tratamientos y dar mejor perspectiva de vida al paciente. Para dar un mejor tratamiento se tiene que hacer un diagnóstico lo más temprano posible. En la actualidad se esta evaluando la espectroscopia Raman en el estudio de cáncer de mama. En este trabajo se ha realizado un estudio de biopsias de mama mediante espectroscopia Raman haciendo una clasificación de patologías. Materiales y Métodos Las biopsias, conservadas en formalina se obtuvieron del Instituto Jalisciense de Cancerología. Sus Espectros Raman fueron obtenidos en diferentes zonas usando tres sistemas Raman que emplean las longitudes de onda de 514.5, 785 y 830nm. Los espectros fueron procesados mediante un programa en Matlab para reducir el fondo de fluorescencia se ha empleando una aproximación polinomial. Resultados Se obtuvo una variación importante en los picos 1265 y 1301cm-1 los cuales fueron clasificados y analizados en seis diferentes patologías: 1) Normal 2) Fibrosis 3) Adenosis 4) Fibrosis + Citosis, 5) fibroadenoma, 6) Infiltración al ducto del carcinoma. Para las zonas normales el pico de 1265cm -1 es menos intenso que el 1301cm-1, para el cáncer maligno la estructura de estos picos varia de tal manera que el segundo pico disminuye hasta ser menos intenso que el primero como se muestra en la figura 1. 1301 5000 4000 1265 Intensidad 3000 2000 1000 0 -1000 -2000 1200 1250 1300 1350 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 1. Espectros Raman obtenidos de diferentes zonas de una biopsia de mama al emplear la longitud de 830nm. Los crecimientos benignos y malignos reciben el nombre genérico de neoplasia que significa neoformación.· “La neoplasia es una masa anormal de tejido, cuyo crecimiento excede al de los tejidos normales y esta incoordinado con el de los mismos, y persiste de la misma manera excesiva después de cesar los estímulos que desencadenaron los cambios”1. Al cesar los estímulos se suspende la producción de células normales. Una neoplasia maligna tiene la capacidad de propagarse a sitios lejanos, mientras que uno benigno no tiene esa capacidad. Los cánceres crecen por infiltraciones progresivas, invasión destrucción y penetración de tejidos. Las células cancerosas son diferentes a las normales, ya que en estas el núcleo abarca casi todo el citoplasma. Las siguientes patologías se obtuvieron basándose en la investigación de Karen E. Shafer-Peltier3. Patologías: Normal 83% Grasa 1% Colágeno 0% Celda del núcleo 0% Celda del citoplasma 10% Semejante a colesterol 2% β – Caroteno 3% Calcio Hidroxiapatita En la figura 2 se muestra los espectros obtenidos con la patología normal. 300 Normal Intensidad 200 100 0 -100 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 2. Espectros que mostraron una patología normal con la longitud de onda 514.5nm Fibrosis 49% Grasa 32% Colágeno 0% Celda del núcleo 2% Celda del citoplasma 14% Semejante a colesterol 2% β – Caroteno 1% Calcio Hidroxiapatita Es probablemente normal (con algo de atipia). El cambio celular puede ser benigno o maligno (ver 20000 figura 3). Fibrosis Intensidad 15000 10000 5000 0 1000 1200 1400 1600 -1 Corrimiento Raman (cm ) 1800 Figura 3. Espectros que mostraron la patología fibrosis con la longitud de onda 785nm. Adenosis 48% Grasa 23% Colágeno 2% Celda del núcleo 8% Celda del citoplasma 14% Semejante a colesterol 3% β – Caroteno 2% Calcio Hidroxiapatita Se presenta una atipia mas grave, probablemente displástica pero posiblemente anaplástica. Consiste en pérdidas de la regularidad de células individuales y también en pérdidas de su orientación arquitectónica y sufre algunas variaciones leves en tamaño y forma como se muestra en figura 4. Adenosis Intensidad 15000 10000 5000 0 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 4. Espectros que mostraron la patología adenosis con la longitud de onda 785nm Fibrosis + Citosis 4% Grasa 60.5% Colágeno 0% Celda del núcleo 15% Celda del citoplasma 16% Semejante a colesterol 4% β – Caroteno 4.5% Calcio Hidroxiapatita Probablemente cáncer (atipia moderadamente grave; probablemente anaplasia). Presenta variaciones no muy intensas en tamaño y forma (ver figura 5). Fibrous + Cysts 6000 Intensidad 4000 2000 0 -2000 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 5. Espectros que mostraron la patología fibrosis + citosis con la longitud de onda 785nm. Fibroadenoma 26% Grasa 16% Colágeno 5% Celda del núcleo 31% Celda del citoplasma 15% Semejante a colesterol 0% β – Caroteno 7% Calcio Hidroxiapatita Patentemente cáncer (manifiestamente anaplástico). Hay gran variedad en tamaño y forma de las células. Los núcleos presentan pleomorfismo intenso y se advierten patentemente varias células tumorales gigantes. La anaplasia es un de los caracteres mas fidedignos de malignidad (ver figura 6). 20000 18000 Fibroadenoma 16000 14000 Intensidad 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 -2000 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 6. Espectros que mostraron la patología fibroadenoma con la longitud de onda 514.5nm Carcinoma ductal infiltrante 2% Grasa 40% Colágeno 5% Celda del núcleo 34% Celda del citoplasma 19% Semejante a colesterol 0% β – Caroteno 0% Calcio Hidroxiapatita Lo muestran el 75% de todos los cánceres de mama2. Se caracteriza por la ausencia de características histológicas especiales. Es duro a la palpación y de consistencia arenosa al ser transeccionado. La metástasis a distancia se encuentra en la mayoría de los casos en huesos, pulmón, hígado y cerebro (ver figura 7). 4000 Infiltarting Ductal Carcinoma 3000 Intensidad 2000 1000 0 -1000 -2000 800 1000 1200 1400 1600 1800 -1 Corrimiento Raman (cm ) Figura 7. Espectros que mostraron la patología carcinoma ductual infiltrante con la longitud de onda 830nm Conclusión En este trabajo se analizaron biopsia de pacientes con cáncer de mama. Para este estudio se utilizaron sistemas Raman con fuentes de excitación láser en 514.5, 785 y 830nm. Para el estudio se hicieron cortes histológicos a las biopsias, se tomaron los espectros Raman y midieron en diferentes puntos de estos cortes. Después de analizar los espectros se encontraron cambios importantes en los picos 1265 y 1301cm-1 sufren cambios estructurales a medida que el cáncer se va desarrollando y propagando en el tejido. De esta manera se pudieron clasificar diferentes patologías del cáncer de mama. Bibliografía 1. John R. Ferrano, Kazuo Nakamoto, Introductory Raman Spectroscopy, Ed. Academic Press, INC 2. Barry W. Feig, David H. Berger, George M. Fuhrman, M.D. Anderson Oncologia; 2000; 1-37 3. Karen E. Shafer-Peltier, Abigail S. Haka, Maryann Fitzmaurice, J. Crowe, J. Myles, Ramachandra R. Dasari, Michael S. Feld, Raman microespectroscopic model of human Breast tissue: implications for breast cancer diagnosis in vivo, J. Raman Spectrosc; 2002; 33: 552 – 563