El sensor puede detectar tejido hepático con cicatrices o graso para ayudar a prevenir la insuficiencia hepática

: Los ingenieros del MIT han desarrollado una herramienta de diagnóstico, basada en la resonancia magnética nuclear (RMN), que podría usarse para detectar la enfermedad del hígado graso y la fibrosis hepática. Crédito: MIT

El diagnóstico temprano del daño hepático podría ayudar a prevenir la insuficiencia hepática en muchos pacientes.

Aproximadamente el 25 por ciento de la población de EE. UU. Padece la enfermedad del hígado graso, una afección que puede provocar fibrosis del hígado y, finalmente, insuficiencia hepática.

Actualmente, no existe una manera fácil de diagnosticar la enfermedad del hígado graso o la fibrosis hepática. Sin embargo, MIT Los ingenieros han desarrollado ahora una herramienta de diagnóstico, basada en resonancia magnética nuclear (RMN), que podría usarse para detectar ambas condiciones.

«Dado que es una prueba no invasiva, podría evaluar a las personas incluso antes de que presenten síntomas obvios de hígado comprometido, y podría decir cuál de estos pacientes tenía fibrosis», dice Michael Cima, profesor de ingeniería David H. Koch en el MIT. Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y autor principal del estudio.

El dispositivo, que es lo suficientemente pequeño como para caber en una mesa, usa RMN para medir cómo se difunde el agua a través del tejido, lo que puede revelar cuánta grasa hay en el tejido. Este tipo de diagnóstico, que hasta ahora se ha probado en ratones, podría ayudar a los médicos a detectar la enfermedad del hígado graso antes de que progrese a fibrosis, dicen los investigadores.

Ashvin Bashyam, doctor en filosofía del MIT, y el estudiante graduado Chris Frangieh son los autores principales del artículo, que se publicó recientemente en Ingeniería Biomédica de la Naturaleza.

Análisis de tejidos

La enfermedad del hígado graso ocurre cuando las células del hígado almacenan demasiada grasa. Esto conduce a la inflamación y eventualmente a la fibrosis, una acumulación de tejido cicatricial que puede causar ictericia y cirrosis hepática y, finalmente, insuficiencia hepática. La fibrosis generalmente no se diagnostica hasta que el paciente comienza a experimentar síntomas que incluyen no solo ictericia, sino también fatiga e hinchazón abdominal. Se necesita una biopsia para confirmar el diagnóstico, pero este es un procedimiento invasivo y puede no ser exacto si la muestra de la biopsia se toma de una parte del hígado que no es fibrótica.

Para crear una forma más sencilla de detectar este tipo de enfermedad hepática, Cima y sus colegas tuvieron la idea de adaptar un detector que habían desarrollado previamente para medir los niveles de hidratación antes y después de que los pacientes se sometieran a diálisis. Ese detector mide el volumen de líquido en el músculo esquelético de los pacientes utilizando RMN para rastrear los cambios en las propiedades magnéticas de los átomos de hidrógeno del agua en el tejido muscular.

Los investigadores pensaron que podría usarse un detector similar para identificar enfermedades hepáticas porque el agua se difunde más lentamente cuando encuentra tejido graso o fibrosis. El seguimiento de cómo el agua se mueve a través del tejido a lo largo del tiempo puede revelar la cantidad de tejido graso o cicatrizado presente.

«Si observa cómo cambia la magnetización, puede modelar qué tan rápido se mueven los protones», dice Cima. «Aquellos casos en los que la magnetización no desaparece muy rápido serían aquellos en los que la difusividad era baja y serían los más fibróticos».

En un estudio de ratones, los investigadores demostraron que su detector podía identificar la fibrosis con un 86 por ciento exactitudy enfermedad del hígado graso con un 92 por ciento de precisión. Se necesitan unos 10 minutos para obtener los resultados, pero los investigadores ahora están trabajando para mejorar la relación señal-ruido del detector, lo que podría ayudar a reducir la cantidad de tiempo que lleva.

Detección temprana

La versión actual del sensor puede escanear a una profundidad de unos 6 milímetros por debajo de la piel, lo que es suficiente para controlar el hígado del ratón o el músculo esquelético humano. Los investigadores ahora están trabajando en el diseño de una nueva versión que pueda penetrar más profundamente debajo del tejido, para permitirles probar la aplicación del diagnóstico hepático en pacientes humanos.

Si este tipo de sensor de RMN pudiera desarrollarse para su uso en pacientes, podría ayudar a identificar a las personas en peligro de desarrollar fibrosis, o en las primeras etapas de la fibrosis, para que puedan ser tratadas antes, dice Cima. La fibrosis no se puede revertir, pero se puede detener o ralentizar mediante cambios en la dieta y ejercicio. Tener este tipo de diagnóstico disponible también podría ayudar en los esfuerzos de desarrollo de medicamentos, porque podría permitir a los médicos identificar más fácilmente a los pacientes con fibrosis y monitorear su respuesta a posibles nuevos tratamientos, dice Cima.

Otra aplicación potencial de este tipo de sensor es la evaluación de hígados humanos para trasplantes. En este estudio, los investigadores probaron el monitor en tejido hepático humano y encontraron que podía detectar fibrosis con un 93 por ciento de precisión.

Referencia: “Un sensor portátil de resonancia magnética de una cara para la clasificación de la esteatosis y la fibrosis hepática” por Ashvin Bashyam, Chris J. Frangieh, Siavash Raigani, Jeremy Sogo, Roderick T. Bronson, Korkut Uygun, Heidi Yeh, Dennis A. Ausiello y Michael J. Cima, 30 de noviembre de 2020, Ingeniería Biomédica de la Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41551-020-00638-0

La investigación fue financiada por la Beca de Apoyo (núcleo) del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer, los Institutos Nacionales de Salud, una Beca de Posgrado de la Fundación Fannie y John Hertz y una Beca de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias.