“El diagnòstic és una àrea apassionant on el làser jugarà un paper molt important”
director del Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universitat de Califòrnia i ponent principal de les jornades de debat “Avenços del làser en medicina” organitzades per B·Debate i l'ICFO
Es dedica al desenvolupament i l’aplicació de noves tècniques òptiques, basades en làser, per a la monitorització no invasiva dels processos fisiològics en els teixits i les cèl·lules. Dirigeix el Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universitat de Califòrnia. També és investigador principal del Laser Microbeam and Medical Program d’aquest centre, que rep finançament de l'Institut Nacional de la Salut (NIH), i professor d'enginyeria biomèdica a la facultat de medicina de la Universitat de Califòrnia. Té més de 300 publicacions i 14 patents en aquest camp.
La llum làser s'ha convertit en una de les eines fonamentals per a l'avenç científic, tecnològic i econòmic en moltes àrees, que van des de les telecomunicacions i Internet fins a les ciències de la vida i la salut, el medi ambient i l'entreteniment. En l’àmbit de la salut, l’ús de la llum centra actualment moltes investigacions biomèdiques i és un element clau en el desenvolupament de projectes amb aplicacions clíniques.
Alguns dels millors experts mundials en aquest camp, entre ells el professor Bruce Tromberg del Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universitat de Califòrnia (Estats Units), es van reunir a Barcelona el passat mes de juny en les jornades de debat Avenços del làser en medicina organitzades per B·Debate —iniciativa de Biocat i l’Obra Social “la Caixa”— i l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO). Tromberg està particularment interessat en l'aplicació d'aquestes tecnologies per detectar i optimitzar les teràpies del càncer, les malalties vasculars i les neurociències.
Avui dia el làser s'ha convertit en una eina fonamental per al progrés científic, tecnològic i econòmic. Per què creu que ha passat això?
El làser té propietats úniques que altres fonts de llum no tenen, la qual cosa fa que sigui un instrument molt poderós per al desenvolupament de noves tècniques. Permet fer moltes coses, com per exemple, la transmissió d'una enorme quantitat d’informació en les telecomunicacions, fer cirurgia, mirar l'interior del cos humà i desenvolupar nous tipus de microscòpies molt sofisticades mitjançant les quals es poden crear imatges amb resolucions fins a una desena part de nanòmetre, millor que les de longitud d'ona òptica. Podem fer coses noves pel que fa a la interacció entre la llum i la matèria, que no són possibles amb una font de llum convencional. El làser és una tecnologia extraordinària per mesurar.
En aquestes jornades de debat organitzades per B·Debate i l’ICFO es va parlar sobre l'ús del làser per a la salut. Quins avantatges ofereix el làser en la medicina?
Avui dia el làser s'usa en la majoria de les disciplines mèdiques, incloses l'odontologia, la dermatologia, la cardiologia, la neurocirurgia i la cirurgia ocular. L'avantatge del làser és la seva capacitat per realitzar tractaments d'alta precisió, sense la necessitat de cirurgia invasiva. Gràcies a les seves propietats espectrals i de longitud d'ona, i la capacitat de concentrar molta energia en un espai molt petit, podem tractar diverses malalties més eficientment en comparació a una font de llum convencional; podem visualitzar el flux de sang i d’oxigen, el metabolisme...; podem formar imatges d'alta resolució de les cèl·lules i veure com interactuen amb la matriu extracel·lular i com els vasos sanguinis proporcionen nutrients a les cèl·lules. A mesura que entenem millor com és la interacció entre la llum i els teixits, podem controlar i desenvolupar noves estratègies terapèutiques.
Els làsers són armes poderoses per combatre malalties. Vostè està treballant, entre d'altres, amb el càncer. Com pot ajudar-nos el làser a tractar una malaltia tan variable com el càncer?
El làser s'ha emprat durant més de 20 anys per al tractament d'alguns tipus de càncer. Per exemple, la teràpia fotodinàmica utilitza un medicament perquè les cèl·lules canceroses siguin més sensibles a la llum. Quan un làser es dirigeix a l'àrea del càncer, el medicament s'activa i les cèl·lules canceroses es destrueixen. Aquest tipus de teràpia amb làser s'utilitza, sobretot, en els càncers de pell.
El tractament amb quimioteràpia abans de la cirurgia, és una estratègia que està creixent per a tot tipus de càncers, però el problema és que aproximadament el 20% dels pacients no responen a la quimioteràpia. S'estan desenvolupant tècniques amb imatge làser perquè ens diguin, des de molt aviat, quan un pacient està responent a la teràpia i es pugui proporcionar aquesta informació a l'oncòleg. Volem dir-li "aquesta teràpia no funciona, anem a intentar una altra cosa”, o “aquesta teràpia està funcionant per un cert mecanisme, anem a tractar de descobrir un nou tipus de teràpia o un nou tipus d’estratègia farmacològica". Aquest avenç ens donarà molta més informació sobre les cèl·lules anormals i podrem estalviar diners en tractaments.
I podem fer servir aquest mateix mètode amb altres malalties com les neurològiques i del cor?
Per descomptat. Crec que una de les millors aplicacions del làser i l’òptica en la medicina és donar feedback de les teràpies. Quan vostè pren un medicament, les preguntes sempre són les mateixes: "està funcionant?”, "està causant efectes secundaris?". Els mètodes òptics són molt sensibles per mesurar la fisiologia i el metabolisme, i es poden utilitzar al costat del llit del pacient i donar una idea de si un fàrmac està arribant al seu destí o causa efectes innecessaris. També podem mirar amb molta sensibilitat els teixits que normalment no volem biopsiar. En la medicina, una manera clàssica de saber si un teixit està malalt o està responent a una teràpia és treure'l del cos i observar-lo sota el microscopi. Però vostè no vol fer això amb les seves cordes vocals, els vasos sanguinis, el cor... Podem visualitzar els teixits amb la llum, que pot ser lliurada per fibra òptica o a través del cos sense danyar teixits normals i sans.
Els làsers també són molt útils per al diagnòstic.
El diagnòstic és una àrea apassionant on els làsers jugaran un paper molt important en el futur. Els làsers poden dir-nos si hi ha un càncer al cos a partir dels canvis subtils en la llum que es reflecteix de tornada de les cèl·lules. Aquesta és una de les àrees en què he treballat més, el desenvolupament de noves tecnologies làser per visualitzar el càncer, específicament el càncer de mama. En aquest tipus de càncer tenim un problema amb les dones joves que tenen un teixit mamari dens, perquè en aquests casos la mamografia no funciona bé.
Estem desenvolupant noves tecnologies, tecnologies basades en làsers infrarojos, capaços de crear un mapa amb la signatura òptica del teixit i, amb això, una forma de distingir entre els tumors benignes i malignes. Tot i que encara no està llest per a la clínica, diversos grups de recerca estan provant aquesta mamografia òptica i es podria obviar la necessitat d'una biòpsia en moltes dones en les quals les mamografies mostren lesions sospitoses.
La nova tecnologia es basa en la quantitat d'hemoglobina a la sang per detectar si es tracta de tumors benignes i malignes (sembla que hi ha més hemoglobina en els tumors que en el teixit normal). Si aquesta diferència és significativa, llavors la mamografia òptica permetrà als metges incloure els pacients en grups d'alt i baix risc amb més facilitat i de forma més rigorosa que una biòpsia. Versions avançades d’aquesta tecnologia podrien ser capaces de detectar nivells d'oxigen, d'aigua i de greix en el teixit mamari que poden servir com a pistes essencials per determinar l'amenaça d'un tumor.
Els científics també esteu guanyant coneixements sobre com es desenvolupen les malalties i com reaccionen les cèl•lules respecte la malaltia, mitjançant l'ús de tecnologies basades en làser. Com funcionen?
Les tecnologies varien depenent de l'escala que ens interessa. Per exemple, hi ha pinces làser, compostes de dos feixos de llum làser, que permeten als experts en medicina aïllar cèl·lules individuals, sostenir-les i moure-les. A més, la llum és un sensor excepcional i podem visualitzar el metabolisme cel·lular amb només mirar els senyals que vénen des de l'interior de les cèl·lules. També podem veure diversos centímetres dins del cos a través de la pell i mesurar o quantificar el metabolisme de desenes de milions de cèl·lules, analitzar com estan treballant totes juntes i la forma en què s'acoblen als vasos sanguinis per obtenir energia i nutrients del cos. Tot això és molt útil per ajudar a comprendre, per exemple, la perfusió, el flux de sang a un teixit i el metabolisme d'aquest.
Aquestes tecnologies ja s’utilitzen amb els pacients?
Els làsers i l’òptica són omnipresents en la medicina. Hi ha tecnologies que ja s’utilitzen i que ara s’estan perfeccionant. Per exemple, els endoscopis es basen en tecnologies òptiques. La recerca actual està tractant de desenvolupar tecnologies que permetin veure amb més profunditat el que podríem veure il·luminant simplement una zona. Si mirem alguna cosa amb una càmera la pregunta que ens ve al cap sempre és la mateixa: "què hi ha sota?".
Al Beckman Laser Institute teniu una incubadora fotònica. Aquest tipus d’infraestructures ajuden a fer una traslació més ràpida de la recerca bàsica a la medicina clínica?
Perquè moltes de les tecnologies que desenvolupem passin del laboratori de recerca a l'aplicació en pacients, i a una comercialització massiva, han de passar entre 15 i 20 anys. Per tal d'accelerar això, tenim una clínica de cirurgia làser que rep aproximadament 4.000 pacients l'any i realitza més de 20 protocols de recerca clínica. A més, en la incubadora del nostre institut les empreses poden dissenyar, assajar i patentar tecnologies i promoure la seva comercialització per a àrees i tasques específiques.
Què li depara el futur a la teràpia amb làser?
La tecnologia làser es continua desenvolupant a un ritme increïble. Hi ha avenços impressionants, alguns del quals s’estan treballant a l’ICFO, a Catalunya. Quan vaig començar a treballar en aquest camp, els làsers ocupaven tota una habitació i necessitàvem una gran quantitat d'energia i d'aigua per mantenir-los freds. Ara, són petits dispositius de la mida d'un gra de sorra i estan fets de materials avançats mitjançant processos de fabricació molt sofisticats. En general, els làsers són cada vegada menys costosos, més fàcils de transportar i més poderosos i versàtils. Gràcies a aquesta tecnologia podem fer recerca més creativa. Els làsers són el resultat dels avenços en les tècniques de fabricació... I sempre que la tecnologia se segueixi desenvolupant, els làsers seguiran sent una part vital de la societat i de la medicina.