Ayudar en el diagnóstico precoz de enfermedades dermatológicas como el melanoma, el tipo de cáncer de piel con peor pronóstico debido a su elevada probabilidad de metástasis, es el objetivo de un microscopio fotoacústico cuyo desarrollo ha capitaneado el ibicenco Juan José García Garrigós (Ibiza, 1974).
Investigador del CSIC en el Laboratorio de Ultrasonidos (UMIL) del I3M (Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular), el ibicenco ha estado al frente durante los últimos tres años de un equipo que ha conseguido las primeras imágenes tridimensionales de un melanoma en ratones vivos con un microscopio fotoacústico de bajo coste. Un avance muy importante ya que ofrece la posibilidad de observar el melanoma de una manera no invasiva y en tres dimensiones, lo que será un instrumento eficaz para detectar precozmente y diagnosticar con precisión esta enfermedad.
García Garrigós explica a Noudiari que lleva tres años trabajando en este prototipo de microscopio pero que, en verdad, ya son ocho investigando y trabajando de manera pionera en España en la técnica de imagen fotoacústica, una imagen biomédica novedosa, poco conocida y que todavía no está en el mercado.
Todo este trabajo ha desembocado en el anuncio, hoy, por parte del CSIC, de que este equipo, conformado por personal investigador del Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (I3M), del centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universitat Politècnica de València (UPV) bajo la dirección el ibicenco ha construido con éxito este prototipo de resolución óptica que permite obtener imágenes de melanomas a profundidades de varios milímetros bajo la piel y elevada resolución (entre 50-75 micras).
García Garrigós, en conversación con Noudiari, se muestra “muy contento” de este anuncio, fruto de tantos años de trabajo, y que no solo se puede aplicar a tumores de tipo melanoma sino que permite ofrecer imágenes de redes vasculares o de órganos de forma no invasiva. “Este en concreto es para melanoma porque el diseño patentado de microscopio fotoacústico basado en láser de diodo permite ver la profundidad que tiene, algo que es muy importante para los médicos ya que les permite saber en qué estadío está. Las técnicas actuales, puramente ópticas, solo ven la superficie, de ahí la importancia del hecho de que la imagen sea 3D, óptica y acústica”, añade.
Con respecto a su llegada al mercado, es decir, a su aplicación real en el paciente, explica que “aún quedan años para que suceda”. “Los procesos de madurez tecnológica tienen una escala del 1 al 9 y nosotros estamos en el 6, con un prototipo que ha demostrado relevancia y que hemos probado que se puede hacer en ensayos animales, con ratones. El siguiente paso es probarlo en humanos y estamos en conversaciones ya con el Instituto Valenciano de Oncología (IVO) para intentar realizar ensayos en humanos, que serían completamente inocuos, porque no hay radiaciones y no es nada invasivo para el paciente”, aclara el ibicenco.
Un científico brillante que iba para baloncestista
Juanjo García Garrigós nació en Ibiza en 1974, y se crió en una casa entre Sant Jordi y Sant Josep. Fue alumno del colegio Juan XXIII, actual Sa Real, y de los institutos Blanca Dona y Santa María, pero cursó COU en Valencia. Pronto descubrió su vocación científica, lo que le llevó a estudiar Física e Ingeniería Electrónica. Pero eso fue después de dejar a un lado otra de sus pasiones, el baloncesto, ya que incluso fichó por el TDK Manresa con 15 años, junto con otro ibicenco, Paco Vázquez, un histórico jugador que sí siguió este camino deportivo.
Un día como hoy, en el que su trabajo (a menudo muy poco visible) se hace público, es especialmente feliz para él. “Nosotros no somos médicos ni biólogos pero aportamos nuestro conocimiento sobre las máquinas para aplicarlo en la Medicina, en este caso, a la imagen médica. Nuestro conocimiento y nuestro trabajo siempre es en equipo y multidisciplinar”, remarca.
La trayectoria del ibicenco
Juanjo García Garrigós es doctor en Ingeniería Electrónica por la Universitat Politècnica de València (2013) y cuenta con un Máster en Ingeniería Electrónica, un Máster en Inteligencia Artificial y una Licenciatura en Física Teórica por la Universitat de València.
Comenzó su carrera en la industria como ingeniero de I+D en sistemas de control de acceso biométrico para Fermax Electrónica y realizó su tesis sobre Instrumentación de Haz para los colisionadores de leptones de próxima generación (colaboración CLIC-CTF3) en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, Valencia) y el CERN (Ginebra, Suiza). Fue investigador asociado en el proyecto del departamento de haces del LHC en el CERN hasta 2014. Desde 2015, es investigador del CSIC en el i3M centrado en aplicaciones biomédicas de láseres y en imágenes fotoacústicas.
Trabajo en equipo
García Garrigós codirige el equipo que ha llevado adelante este prometedor prototipo junto con el también investigador del I3M Alejandro Cebrecos y que es pionero en España en la investigación y el desarrollo de imagen fotoacústica, técnica de imagen biomédica molecular que permite obtener resultados en 3D del interior de un organismo biológico. Además, en los ensayos ha colaborado el profesor Francisco Marco Jiménez, del Instituto de Ciencia y Tecnología Animal (ICTA), de la Universitat Politècnica de València, y en el diseño del prototipo ha participado el Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV).
El CSIC también destaca la participación de Javier Navarro Calvo que desarrolla su tesis doctoral sobre esta tecnología en el I3M, y que recientemente ha recibido el Premio Andrés Lara para Jóvenes Investigadores en el congreso de Tecniacústica 2024, celebrado en la ciudad de Faro (Portugal) la pasada semana.
Los detalles del prototipo
Según explica García Garrigós de una manera más específica en la nota hecha pública por el CSIC: “esta técnica permite conseguir las imágenes volumétricas del tejido, de forma relativamente rápida, es decir, en pocos minutos para un milímetro cúbico aproximadamente. Todo ello mediante su diseño de escaneo láser con espejos. Además, la fidelidad de la imagen en profundidad se consigue gracias al desarrollo de unos nuevos algoritmos de procesado, basados en la compensación de la respuesta al impulso espacial, pendientes de publicar en revistas especializadas”.
El prototipo ha sido creado en base a un diseño de microscopio de muy bajo coste, con patente concedida a principios de 2024, que permite el uso de diodos láser pulsados (PLD) de luz infrarroja (longitud de onda de 905 nanómetros), como fuente láser de semiconductores compacta y eficiente; en lugar de los láseres basados en cristales de estado sólido, voluminosos y con un coste muy superior a los PLD, que se emplean comúnmente en microscopios fotoacústicos similares.
Ensayos en ratones
El pasado mes de julio, el equipo del I3M realizó varios ensayos de imagen en ratones in vivo con este prototipo de microscopio fotoacústico, gracias a los cuales se han obtenido, por primera vez, imágenes de melanoma en ratones con esta tecnología de bajo coste basada en diodo láser pulsado.
Según explica García Garrigós, actualmente “se está trabajando para evolucionar el prototipo, con un diseño más portátil orientado claramente a facilitar su práctica clínica, además de añadir otra fuente láser con longitud de onda visible, convirtiéndolo en un microscopio fotoacústico dual con el que se observarán, además de los melanomas, las redes vasculares circundantes con mucha mayor sensibilidad que en el prototipo actual, lo cual, por ejemplo, permitiría ver las posibles angiogénesis asociadas a la evolución tumoral, mejorando así la precisión del diagnóstico”.
Nueva técnica de imagen biomédica
La imagen fotoacústica, también conocida como optoacústica, es una técnica emergente de imagen biomédica molecular que permite formar imágenes tridimensionales del interior de un organismo biológico, de forma no invasiva e indolora y sin el uso de radiaciones ionizantes. Este resultado se consigue mediante la iluminación con pulsos de luz láser cortos combinada con la detección de ondas de ultrasonidos que se generan por absorción de esta luz en las moléculas de su interior.
Así pues, mediante esta técnica se puede seleccionar la observación de determinadas sustancias propias del organismo o cromóforos endógenos, como la hemoglobina, melanina, lípidos o colágenos, entre otros, eligiendo la longitud de onda o color del láser a la que estas moléculas tengan un mayor contraste de absorción de luz con respecto al tejido circundante.
Adicionalmente, el CSIC relata que esta técnica de imagen se puede beneficiar de los agentes de contraste o cromóforos exógenos para mejorar las imágenes a mayor profundidad. Para ello se emplean fluoróforos o nanopartículas ligadas a moléculas del organismo, como las proteínas o los anticuerpos, para así obtener imágenes más específicas, de zonas del tejido donde haya más concentración de estas moléculas, y también imágenes funcionales, visualizando la evolución de los diferentes procesos biológicos.
Este proyecto está financiado por la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI) de la Generalitat Valenciana, en el marco del Programa Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) Comunitat Valenciana 2021-2027.
