"El diagnóstico es una área apasionante donde el láser jugará un papel muy importante"
director del Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universidad de California y ponente principal de las jornadas de debate “Avances del láser en medicina” organizadas por B·Debate y el ICFO
Se dedica al desarrollo y aplicación de nuevas técnicas ópticas, basadas en láser, para la monitorización no invasiva de los procesos fisiológicos en los tejidos y las células. Dirige el Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universidad de California. Es investigador principal del Laser Microbeam and Medical Program de este centro, que recibe financiación del Instituto Nacional de la Salud, y profesor de ingeniería biomédica en la facultad de medicina de la Universidad de California. Tiene más de 300 publicaciones y 14 patentes en este campo de la ciencia.
La luz láser se ha convertido en una de las herramientas fundamentales para el avance científico, tecnológico y económico en muchas áreas, que van desde las telecomunicaciones e Internet hasta las ciencias de la vida y la salud, el medio ambiente y el entretenimiento. En el ámbito de la salud, el uso de la luz centra actualmente muchas investigaciones biomédicas y es un elemento clave en el desarrollo de proyectos con aplicaciones clínicas.
Algunos de los mejores expertos mundiales en este campo, entre ellos el profesor Bruce Tromberg del Beckman Laser Institute & Medical Clinic de la Universidad de California (Estados Unidos), se reunieron en Barcelona el pasado mes de junio en las jornadas de debate Avances del láser en medicina organizadas por B·Debate —iniciativa de Biocat y la Obra Social "la Caixa"— y el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO). Tromberg está particularmente interesado en la aplicación de estas tecnologías para detectar y optimizar las terapias del cáncer, las enfermedades vasculares y las neurociencias.
Hoy en día el láser se ha convertido en una herramienta fundamental para el progreso científico, tecnológico y económico. ¿Por qué cree que ha pasado esto?
El láser tiene propiedades únicas que otras fuentes de luz no tienen, lo que hace que sea un instrumento muy poderoso para el desarrollo de nuevas técnicas. Permite hacer muchas cosas, como por ejemplo, la transmisión de una enorme cantidad de información en las telecomunicaciones, hacer cirugía, mirar el interior del cuerpo humano y desarrollar nuevos tipos de microscopías muy sofisticadas mediante las cuales se pueden crear imágenes con resoluciones hasta una décima parte de nanómetro, mejor que las de longitud de onda óptica. Podemos hacer cosas nuevas con la interacción entre la luz y la materia, que no son posibles con una fuente de luz convencional. El láser es una tecnología extraordinaria para medir.
En estas jornadas de debate organizadas por B·Debate y el ICFO se habló sobre el uso del láser para la salud. ¿Qué ventajas ofrece el láser en la medicina?
Hoy en día el láser se usa en la mayoría de las disciplinas médicas, incluidas la odontología, la dermatología, la cardiología, la neurocirugía y la cirugía ocular. La ventaja del láser es su capacidad para realizar tratamientos de alta precisión, sin la necesidad de cirugía invasiva. Gracias a sus propiedades espectrales y de longitud de onda, y la capacidad de concentrar mucha energía en un espacio muy pequeño, podemos tratar diversas enfermedades más eficientemente en comparación a una fuente de luz convencional, podemos visualizar el flujo de sangre y de oxígeno, el metabolismo...; podemos formar imágenes de alta resolución de las células y ver cómo interactúan con la matriz extracelular y como los vasos sanguíneos proporcionan nutrientes a las células. A medida que entendemos mejor como es la interacción entre la luz y los tejidos, podemos controlar y desarrollar nuevas estrategias terapéuticas.
Los láseres son armas poderosas para combatir enfermedades. Usted está trabajando, entre otros, con el cáncer. ¿Cómo puede ayudarnos el láser a tratar una enfermedad tan variable como el cáncer?
El láser se ha empleado durante más de 20 años para el tratamiento de algunos tipos de cáncer. Por ejemplo, la terapia fotodinámica utiliza un medicamento para que las células cancerosas sean más sensibles a la luz. Cuando un láser se dirige al área del cáncer, el medicamento se activa y las células cancerosas se destruyen. Este tipo de terapia con láser se utiliza, sobre todo, en los cánceres de piel.
El tratamiento con quimioterapia antes de la cirugía, es una estrategia que está creciendo para todo tipo de cánceres, pero el problema es que aproximadamente el 20% de los pacientes no responden a la quimioterapia. Se están desarrollando técnicas con imagen láser para que nos digan, desde muy pronto, cuando un paciente está respondiendo a la terapia y se pueda proporcionar esta información al oncólogo. Queremos decirle "esta terapia no funciona, vamos a intentar otra cosa", o "esta terapia está funcionando por un cierto mecanismo, vamos a tratar de descubrir un nuevo tipo de terapia o un nuevo tipo de estrategia farmacológica". Este avance nos dará mucha más información sobre las células anormales y podremos ahorrar dinero en tratamientos.
¿Y podemos usar este mismo método con otras enfermedades como las neurológicas y del corazón?
Por supuesto. Creo que una de las mejores aplicaciones del láser y la óptica en la medicina es dar feedback de las terapias. Cuando usted toma un medicamento, las preguntas siempre son las mismas: "Está funcionando?", "está causando efectos secundarios?". Los métodos ópticos son muy sensibles para medir la fisiología y el metabolismo, y se pueden utilizar junto a la cama del paciente y dar una idea de si un fármaco está llegando a su destino o causa efectos innecesarios. También podemos mirar con mucha sensibilidad los tejidos que normalmente no queremos biopsiar. En la medicina, una forma clásica de saber si un tejido está enfermo o está respondiendo a una terapia es sacarlo del cuerpo y observarlo bajo el microscopio. Pero usted no quiere hacer esto con sus cuerdas vocales, los vasos sanguíneos, el corazón... Podemos visualizar los tejidos con la luz, que puede ser entregada por fibra óptica o a través del cuerpo sin dañar tejidos normales y sanos.
Los láseres también son muy útiles para el diagnóstico.
El diagnóstico es una área apasionante donde los láseres jugarán un papel muy importante en el futuro. Los láseres pueden decirnos si hay un cáncer en el cuerpo a partir de los cambios sutiles en la luz que se refleja de vuelta de las células. Esta es una de las áreas en las que he trabajado más, el desarrollo de nuevas tecnologías láser para visualizar el cáncer, específicamente el cáncer de mama. En este tipo de cáncer tenemos un problema con las mujeres jóvenes que tienen un tejido mamario denso, porque en estos casos la mamografía no funciona bien.
Estamos desarrollando nuevas tecnologías, tecnologías basadas en láseres infrarrojos, capaces de crear un mapa con la firma óptica del tejido y, con ello, una forma de distinguir entre los tumores benignos y malignos. Aunque todavía no está listo para la clínica, diversos grupos de investigación están probando esta mamografía óptica y se podría obviar la necesidad de una biopsia en muchas mujeres en las que las mamografías muestran lesiones sospechosas.
La nueva tecnología se basa en la cantidad de hemoglobina en la sangre para detectar si se trata de tumores benignos y malignos (parece que hay más hemoglobina en los tumores que en el tejido normal). Si esta diferencia es significativa, la mamografía óptica permitirá a los médicos incluir a los pacientes en grupos de alto y bajo riesgo con más facilidad y de forma más rigurosa que una biopsia. Versiones avanzadas de esta tecnología podrían ser capaces de detectar niveles de oxígeno, de agua y de grasa en el tejido mamario que pueden servir como pistas esenciales para determinar la amenaza de un tumor.
Los científicos también está ganando conocimientos sobre cómo se desarrollan las enfermedades y cómo reaccionan las células respecto a la enfermedad, mediante el uso de tecnologías basadas en láser. ¿Cómo funcionan?
Las tecnologías varían dependiendo de la escala que nos interesa. Por ejemplo, hay pinzas láser, compuestas de dos haces de luz láser, que permiten a los expertos en medicina aislar células individuales, sostenerlas y moverlas. Además, la luz es un sensor excepcional y podemos visualizar el metabolismo celular con sólo mirar las señales que vienen desde el interior de las células. También podemos ver varios centímetros dentro del cuerpo a través de la piel y medir o cuantificar el metabolismo de decenas de millones de células, analizar cómo están trabajando todas juntas y la forma en que se acoplan a los vasos sanguíneos para obtener energía y nutrientes del cuerpo. Todo esto es muy útil para ayudar a comprender, por ejemplo, la perfusión, el flujo de sangre a un tejido y el metabolismo de éste.
¿Estas tecnologías ya se utilizan con los pacientes?
Los láseres y la óptica son omnipresentes en la medicina. Hay tecnologías que ya se utilizan y que ahora se están perfeccionando. Por ejemplo, los endoscopios se basan en tecnologías ópticas. La investigación actual está tratando de desarrollar tecnologías que permitan ver con más profundidad lo que podríamos ver iluminando simplemente una zona. Si miramos algo con una cámara la pregunta que nos viene en la cabeza siempre es la misma: "¿qué hay debajo?".
En el Beckman Laser Institute tienen una incubadora fotónica. ¿Este tipo de infraestructuras ayudan a hacer una traslación más rápida de la investigación básica a la medicina clínica?
Porque muchas de las tecnologías que desarrollamos pasen del laboratorio de investigación a la aplicación en pacientes, y a una comercialización masiva, deben pasar entre 15 y 20 años. Para acelerar esto, tenemos una clínica de cirugía láser que recibe aproximadamente 4.000 pacientes al año y realiza más de 20 protocolos de investigación clínica. Además, en la incubadora de nuestro instituto las empresas pueden diseñar, ensayar y patentar tecnologías y promover su comercialización para áreas y tareas específicas.
¿Qué le depara el futuro a la terapia con láser?
La tecnología láser se sigue desarrollando a un ritmo increíble. Hay avances impresionantes, algunos de los cuales están trabajando en el ICFO, en Cataluña. Cuando empecé a trabajar en este campo, los láseres ocupaban toda una habitación y necesitábamos una gran cantidad de energía y de agua para mantenerlos fríos. Ahora, son pequeños dispositivos del tamaño de un grano de arena y están hechos de materiales avanzados mediante procesos de fabricación muy sofisticados. En general, los láseres son cada vez menos costosos, más fáciles de transportar y más poderosos y versátiles. Gracias a esta tecnología podemos hacer investigación más creativa. Los láseres son el resultado de los avances en las técnicas de fabricación... Y siempre que la tecnología se siga desarrollando, los láseres seguirán siendo una parte vital de la sociedad y de la medicina.