Más allá de los métodos tradicionales de observación de tejidos cancerosos teñidos en cortes finos, un equipo internacional de investigación colaborativo, liderado por KAIST, ha desarrollado con éxito una tecnología revolucionaria.
Esta innovación utiliza técnicas ópticas avanzadas combinadas con un algoritmo de aprendizaje profundo basado en inteligencia artificial para crear imágenes 3D realistas y virtualmente teñidas de tejido canceroso, sin necesidad de cortes ni tinciones seriadas . Se prevé que este avance allane el camino para el diagnóstico patológico no invasivo de próxima generación.
< Foto 1. (De izquierda a derecha) Juyeon Park (Candidato a doctorado, Departamento de Física), Profesor YongKeun Park (Departamento de Física) (Arriba a la izquierda) Profesor Su-Jin Shin (Hospital Gangnam Severance), Profesor Tae Hyun Hwang (Facultad de Medicina de la Universidad de Vanderbilt) >
KAIST (Presidente Kwang Hyung Lee) anunció el 26 que un equipo de investigación dirigido por el Profesor YongKeun Park del Departamento de Física, en colaboración con el equipo del Profesor Su-Jin Shin en el Hospital Gangnam Severance de la Universidad Yonsei, el equipo del Profesor Tae Hyun Hwang en la Clínica Mayo y el equipo de investigación de IA de Tomocube, ha desarrollado una tecnología innovadora capaz de mostrar vívidamente la estructura 3D de los tejidos cancerosos sin tinción por separado.
Durante más de 200 años, la patología convencional se ha basado en la observación de tejidos cancerosos al microscopio, un método que solo muestra secciones transversales específicas del tejido canceroso en 3D. Esto ha limitado la capacidad de comprender las conexiones tridimensionales y la disposición espacial entre las células.
Para solucionar esto, el equipo de investigación utilizó la holotomografía ( HT ) , una tecnología óptica avanzada, para medir el índice de refracción 3D de los tejidos. Posteriormente, integraron un algoritmo de aprendizaje profundo basado en IA para generar con éxito imágenes virtuales de hematoxilina y eosina (H&E*). * H&E (Hematoxilina y Eosina): El método de tinción más utilizado para la observación de tejidos patológicos. La hematoxilina tiñe los núcleos celulares de azul y la eosina el citoplasma de rosa.
El equipo de investigación demostró cuantitativamente que las imágenes generadas por esta tecnología son muy similares a las imágenes reales de tejido teñido. Además, la tecnología mostró un rendimiento consistente en diversos órganos y tejidos, lo que demuestra su versatilidad y fiabilidad como herramienta de análisis patológico de última generación.
Figura 1. Comparación del procedimiento convencional de patología tisular 3D y la tecnología de tinción virtual 3D con hematoxilina y eosina (H&E) propuesta en este estudio. El método tradicional requiere la preparación y tinción de docenas de portaobjetos de tejido, mientras que la tecnología propuesta puede reducir el número de portaobjetos hasta 10 veces y generar rápidamente imágenes con hematoxilina y eosina sin necesidad de tinción.
Además, al validar la viabilidad de esta tecnología a través de una investigación conjunta con hospitales e instituciones de investigación en Corea y Estados Unidos, utilizando el equipo de holotomografía de Tomocube, el equipo demostró su potencial para una adopción a gran escala en entornos de investigación patológica del mundo real.
El profesor YongKeun Park afirmó: « Esta investigación supone un avance importante al trasladar el análisis patológico de los métodos 2D convencionales a la obtención de imágenes 3D integrales. Mejorará enormemente la investigación biomédica y el diagnóstico clínico, en particular en la comprensión de los límites de los tumores cancerosos y la compleja disposición espacial de las células en los microambientes tumorales ».
Figura 2. Resultados de la tinción virtual 3D con hematoxilina y eosina (H&E) basada en IA y el análisis cuantitativo del tejido patológico. Las imágenes teñidas virtualmente permitieron la reconstrucción 3D de características patológicas clave, como los núcleos celulares y los lúmenes glandulares. A partir de esto, se pudieron extraer diversos indicadores cuantitativos, como la distribución, el volumen y la superficie de los núcleos celulares.
Esta investigación, cuyo primer autor es Juyeon Park, estudiante del Programa Integrado de Maestría y Doctorado del KAIST, se publicó en línea en la prestigiosa revista Nature Communications el 22 de mayo.
(Título del artículo: Revelando estructuras microanatómicas tridimensionales de tejidos cancerosos gruesos no marcados mediante holotomografía y tinción virtual con H&E.
[https://doi.org/10.1038/s41467-025-59820-0])
Este estudio fue apoyado por el Programa de Investigadores Líderes de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Proyecto del Centro de Cooperación Tecnológica de la Industria Global del Instituto Coreano para el Avance de la Tecnología y el Instituto de Desarrollo de la Industria de la Salud de Corea. KAIST Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea News. Traducido al español
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