Imagen molecular en investigación oncológica: la importancia de la Tomografía de Emisión de Positrones (PET)

Francisca Mulero

Unidad de Imagen Molecular, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO)

La imagen molecular es un campo de rápido crecimiento en investigación biomédica y en la clínica. Se agrupan bajo esta denominación un abanico de tecnologías que permiten la visualización y caracterización biológica de moléculas, células y tejidos en organismos vivos, con el potencial de revolucionar nuestra comprensión de la enfermedad y mejorar el diagnóstico y tratamiento de una amplia gama de condiciones médicas.

Las principales técnicas de imagen molecular son la Resonancia Magnética (RM), la Tomografía por Emisión de Positrones (PET), la Tomografía por Emisión de Fotón Único (SPECT) y la Imagen Óptica (IO). Mediante estas técnicas conseguimos crear imágenes detalladas de la estructura molecular y celular del cuerpo, y en algunos casos se utilizan para identificar la ubicación y concentración de moléculas específicas, como proteínas, enzimas y receptores.

La imagen PET es una de las herramientas más potentes de imagen molecular hoy en día. Se utiliza para examinar el metabolismo y los procesos bioquímicos del cuerpo, y sus principales aplicaciones son en el diagnóstico y control de enfermedades y afecciones como el cáncer, las enfermedades cardíacas y los trastornos neurológicos.

Esta técnica se basa en la utilización de isótopos radioactivos que emiten positrones (partículas subatómicas con la misma masa que un electrón, pero con carga positiva). Cada uno de estos positrones emitidos se aniquila al colisionar con un electrón del medio circundante y como resultado se producen dos fotones que se emiten en la misma dirección pero en sentidos opuestos. Estos fotones son detectados por un anillo en las 3 dimensiones del espacio, que permite localizar con precisión la fuente de emisión de cada positrón, transformando esta información en imágenes.

Una de las principales ventajas de las imágenes PET es que pueden proporcionar una imagen más precisa de los procesos de la enfermedad que las técnicas de imagen tradicionales. Esto se debe a que con la PET se pueden detectar procesos biológicos que no son visibles en radiografías o tomografías computarizadas. Las imágenes PET también tienen la capacidad de detectar lesiones muy pequeñas, que pueden no ser visibles con otras técnicas de imágenes, siendo una de las técnicas de imagen más sensibles disponibles actualmente.

Con la PET se obtienen imágenes tridimensionales de las actividades bioquímicas y metabólicas del organismo, a diferencia de otras técnicas de imagen como los rayos X o las tomografías computarizadas, que producen imágenes únicamente de la anatomía. La imagen PET detecta la presencia de trazadores o marcadores radiactivos, que luego se visualizan y analizan, y cuya distribución en el cuerpo podemos cuantificar. Estos marcadores se inyectan vía intravenosa y son atraídos a lugares concretos, por ejemplo, aquellas zonas con actividad metabólica elevada (como son los tumores) en el caso de la glucosa marcada (¹⁸F-FDG), o en las que se expresan receptores específicos. Cuando se detectan estos marcadores, se crea un mapa de la actividad de los mismos en el organismo, que se puede utilizar para identificar áreas de enfermedad o anormalidad. También se pueden marcar otros tipos de moléculas que nos indicarán, por ejemplo, los niveles de oxígeno en un tumor o la presencia de diferentes sustancias que el tumor utiliza para su crecimiento.

Además de utilizarse de forma habitual en el ámbito clínico para el diagnóstico y seguimiento de varias enfermedades, particularmente en oncología, existe un amplio rango de aplicaciones de la PET en experimentación preclínica, utilizando modelos animales. Una de sus mayores aportaciones en investigación es la reducción del número de sujetos experimentales a estudiar, al permitir analizar el mismo animal a lo largo del tiempo, con el consiguiente ahorro de costes en los experimentos y un impacto positivo desde un punto de vista bioético. Se incrementa además la potencia estadística de los datos obtenidos, ya que se puede comparar un sujeto consigo mismo a lo largo del tiempo, sin necesidad de sacrificarlo para obtener el resultado, siendo la imagen PET una de las herramientas mas útiles en estudios longitudinales.

Otra aplicación importante de la PET es en el desarrollo de fármacos. Al visualizar la distribución y la actividad de moléculas específicas en el cuerpo, los investigadores pueden comprender mejor cómo funciona un medicamento e identificar los posibles efectos secundarios por su depósito en órganos concretos. Esto puede conducir al desarrollo de terapias más efectivas y dirigidas frente a un tipo específico de cáncer, por ejemplo.

La principal desventaja de las imágenes PET es su elevado coste. Esta tecnología suelen ser más costosa que las técnicas de imágenes tradicionales, lo que puede limitar su disponibilidad. El acceso a determinados marcadores PET es otro factor limitante, ya que los isótopos que emiten positrones suelen tener una vida media muy corta y hay que generarlos en ciclotrones, aceleradores de partículas que son instalaciones complejas que no siempre están próximos a los centros de investigación.

En conclusión, la imagen molecular es una herramienta poderosa que tiene el potencial de revolucionar nuestra comprensión de las enfermedades y mejorar el diagnóstico y el tratamiento de una amplia gama de afecciones médicas. Con la investigación y el desarrollo continuos, la imagen molecular y en concreto la PET se ha convertido en una herramienta cada vez más importante para mejorar la atención al paciente y hacer avanzar la investigación biomédica.