Marina Di Giorgio

Autoridad Regulatoria Nuclear

AUTORIDAD REGULATORIA NUCLEAR

Biodosimetría en escenarios con víctimas múltiples

Enfoque de la Red Latinoamericana de Dosimetría Biológica

IX Latin American IRPA Regional Congress on Radiation Protection and Safety

IRPA 2013- Rio de Janeiro, RJ, Brazil, April 15-19, 2013

Qué es un evento con víctimas múltiples?

• Involucra un gran número de personas que necesitarán ser evaluadas en:

�Expuestas y requiriendo tratamiento médico�Expuestas pero por debajo del nivel que

requiere tratamiento médico�Worried well (preocupado)Un escenario con víctimas múltiples es aquél que excede la capacidad de respuesta de los respondedores locales

Planificación

• Aspectos importantes:�Aprender de las experiencias previas

(lecciones aprendidas)�Prever potenciales escenarios�Mantener operativa la revisión permanente

de los recursos médicos y biodosimétricos�Disponer de planes preparados�Realizar ejercicios

Emergencias radiológicas/nucleares (1)

• AccidentalesTres tipos:�Emergencias en reactores – fusión del

núcleo por pérdida del refrigerante�Criticidad - Fisión no controlada�Fuentes huérfanas – perdidas o robadas

Emergencias radiológicas/nucleares(2)

• Maliciosas (criminalidad)Tres tipos:• Dispositivos de exposición radiológica

(fuentes selladas)• Dispositivos de dispersión radiológica

(bomba sucia)• Dispositivos nucleares improvisados

Triage médico (1)

• Inmediata clasificación de las víctimas en categorías de importancia médica

• Basada en:• Signos tempranos (prodromos)• Relato del paciente (localización, tiempos)• Trauma asociado (tratar primero las lesiones

con compromiso de vida) • Información de la naturaleza del evento

Triage médico (2) • Clasificación inicial de las personas

irradiadas para establecer:• Las que no requieren tratamiento (Dosis

“cero” y < 1 Gy• Las que probablemente requieran

tratamiento después de posteriores observaciones (1-4 Gy)

• Los que requieren tratamiento inmediato • (>4 Gy)• Los que superan la posibilidad de

tratamiento médico (> 10 Gy)

Triage médico/biodosimétrico (3)• El tratamiento es iniciado basado en los signos

y síntomas, no en las dosis estimadas• El triage biodosimétrico inicial necesita ser solo

aproximado:• <1 Gy; 1-2 Gy; 2-4 Gy; 4-6Gy; >6Gy• El tratamiento basado en las manifestaciones

clínicas iniciales puede conducir a falsos positivos y falsos negativos

• La biodosimetría permite una clasificación más precisa de la personas en categorías de dosis (triage secundario)

Capacidad Biodosimétrica• Definición: Un evento con víctimas múltiples

excede la capacidad de respuesta de los respondedores locales.

• Los laboratorios de biodosimetría son escasos

• Muchos países no poseen laboratorios• Muy pocos países tienen más de un lab. • Los laboratorios suelen tener un staff

pequeño con pocos especialistas entrenados.• La capacidad de respuesta es limitada.

Algunos ejemplos

• Algunos ejemplos de biodosimetrías con víctimas múltiples

• Lugar Año No. de personas• Chernobyl 1986 > 100, 000 • Goiania 1997 ~250• Concepcion 2005 ~230• Dakar 2006 ~60• Tokaimura 1999 ~40

Dosimetría Biológica de Acuerdo a los Distintos Escenarios de Sobreexposición

Sobreexposición Aguda - Reciente Sobreexposición Crónica o Pasada

Aberraciones Cromosómicas Inestables (ACI)Dicéntricos y Anillos Céntricos

Aberraciones Cromosómicas Estables (ACE)Translocaciones, Inversiones

Citogenética Convencional

Micronúcleos (MN)

Hibridación In Situ por Fluorescencia (FISH)

Bajo nº de casos Alto nº de casos

PCC(ring)

0,1-5Gy 0,1-20Gy 0,2-5Gy 0,3-5Gy

Altas dosis(0,1 – 20) Gy500 célulasCondensación Prematura de Cromosomas

PCC-R

Alto número de individuos

(0,2 – 5) Gy1000 células binucleadas

CBMNMicrnúcleos

Sobreexposición pasada, crónica

(0,3 – 5) Gy1500 metafasesPintado cromosómico por

FISH

Translocaciones

Sobreexposición aguda reciente

(0,1 – 5) Gy500 metafasesCitogenética Convencional

Dicéntricos + anillos céntricos

Curva de Calibración.

Rango de Dosis (Gy)

Recuento de aberraciones

cromosómicas

Técnica de Visualización

Dosímetro Citogenético

Aplicación

Dosimetría Biológica

CARACTERÍSTICAS DIC FISH PCC CBMN

Persistencia del efecto (hasta 14 días) SI SI SI SI

Persistencia del efecto (12 meses o más) NO SI NO NO

Reproducibilidad de las observaciones SI SI SI SI

Relación conocida dosis-efecto (curva de calibración) SI SI SI SI

Especificidad a la radiación SI SI* SI SI*

Baja variación interindividual SI SI* SI SI*

Sensibilidad a diferentes calidades de radiación SI SI SI SI

Fácil recolección de la muestra SI SI SI SI

Temprana disponibilidad de los resultados NO NO NO NO

Permitir la evaluación de exposiciones inhomogéneas SI NO SI EI

Susceptible de automatización SI SI SI SI

Bajo límite de detección (≤ 0,5 Gy) SI SI SI SI

Dosis absorbida en un tejido NO NO NO NO

Dosis absorbida a todo el cuerpo SI SI SI SI

DESEMPEÑO DE LOS MÉTODOS CITOGENÉTICOS ESTÁNDAR

SISTEMAS DE ALTO RENDIMIENTO

Los métodos descriptos se basan en el recuento visual (microscopía) y por lo tanto, en su procedimiento estándar, no son apropiados para utilizar en casos de sobreexposiciones con víctimas múltiples, que requiere la realización de un screening rápido y la priorización de las víctimas para su atención médica.

Existen tres enfoques para convertir los métodos convencionales en métodos de alto rendimiento (high-throughput) con fines de triage citogenético (biodosimétrico):1. Recuento con criterio de trige: Citogenética convencional,

MN2. Aplicación de sistemas automatizados para el recuento de

dic; MN; PC3. Trabajar en redes de dosimetría biológica

Triage inicial de las víctimas de un accidente radiológicoEl rol de la dosimetría citogenética

DICÉNTRICOS MICRONÚCLEOS

Tiempo de cultivo

48 horas 72 horas

Nº de células observadas

50 500

Tiempo de recuento de las

aberraciones1-2 horas 1-2 horas

Precisión de la estimación

±±±± 1 Gy ±±±± 0,5 Gy

Pueden realizarse estimaciones preliminares de la dosis medianteanálisis cromosómico que contribuyen con el triage inicial de lasvíctimas, basado en signos clínicos.

OTROS CRITERIOS DE TRIAGE

T= N/L +E, donde E=0 si no hay emesis; E=2 si hay emesis

En una población normal N/L=2,2 Aplicable para tiempos post-exposición > 4 h Permite distinguir dosis <1Gy de dosis > 1 Gy con una sensibilidad 89%; especificidad 93%

Si T> 3,7 el paciente debe ser derivado para una posterior evaluación más exhaustiva

Sistema automatizado de localización y captura de metafases

Este sistema permite una reducción del 20% del tiempo de recuento de aberraciones cromosómicas.

Recuento automatizado de dicéntricos (dicentric hunter)

Programas comerciales

Desarrollo de programas libres de costo para que los laboratorios que no puedan adquirir sistemas comerciales.Ej: "pipeline" para la detección de MN en linfocitos (versión 1.0), sobre la base de unprograma (plataforma) de análisis de imágenes,CellProfiler (www.cellprofiler.org).

Sistemas automatizados de análisis de imágenesMicronúcleos

Trabajo en Redes de Dosimetría Biológica

Enviando a los laboratorios de la Red• muestras de sangre para el cultivo, cosecha,

dispersión en slides, tinción y recuento celular• suspensiones celulares fijadas, para la

dispersión en slides, tinción y recuento• slides con las preparaciones celulares (solo

recuento) • Imágenes vía Internet, Share points, (solo

recuento)

Redes existentes

• Agrupamiento geográfico:

• Países: Canada, Francia, Japón, República de Corea

• Regiones: América Latina (LBD net), Unión Europea

• Globales: RANET-OIEA; BioDose Net-OMS

La LBDNet se constituyó en el TallerRegional, La Habana – Cuba- 29Octubre – 2 Noviembre 2007Basada en la participaciónvoluntaria y consensuada de 7laboratorios de referencia conexperiencia en la ejecución de la DBLa representación de loslaboratorios es institucional y nopersonal

RED LATINOAMERICANA DE DOSIMETRÍA BIOLÓGICA

OBJETIVOSa) fortalecer las capacidades de servicio de los laboratorios

de DB ya existentes en la Región para proveer unarespuesta biodosimétrica temprana, integrada a losPlanes Nacionales de Emergencias Radiológicas ytendiente a trabajar articulada y cooperativamente entre síy con RANET-OIEA y BioDose net-OMS

b) proveer soporte a otros países de la Región que noposean laboratorios de DB

c) consolidar la organización de la Red Latinoamericana deDB con fines de asistencia mutua

El establecimiento y las actividades que se desarrollan dentro de la red contemplan las recomendaciones ISO 21243

RED LATINOAMERICANA DE DOSIMETRÍA BIOLÓGICA

Organización de la Red

• En situación normal: todos los laboratorios de la Red tienen el mismo nivel jerárquico e interactúan mediante actividades de capacitación, entrenamiento, ejercicios de intercomparación y simulacros, involucrando aspectos técnicos, de comunicación y de organización-activación

• En la emergencia: se establece un laboratorio coordinador y laboratorios asociados del mismo país o del exterior, pertenecientes a la Red

• Habitualmente, el laboratorio coordinador se constituye en el país donde ocurre la emergencia. Es primariamente responsable de la comunicación con los sistemas de Respuesta en Emergencias Nacionales y con otros sistemas de asistencia internacionales, y de informar los resultados de las dosis estimadas

Activación de la Red

• El laboratorio coordinador es primariamente responsable de la activación de la Red y convoca la colaboración de los laboratorios asociados cuando se supera la capacidad operativa de dicho laboratorio

• En una situación de emergencia, cuando se toma la decisión de activar la Red, el laboratorio coordinador se constituye en el foco para la comunicación entre los miembros de la Red, excepto que por razones operativas delegue esta función en un laboratorio asociado.

• En casos en que el evento ocurra en un país que no tenga LDB, los oficiales de la emergencia podrán contactar a cualquiera de los laboratorios de la Red, el cual se constituirá como laboratorio coordinador para esa emergencia

Pacientes que requieren de atención médica

Pedido de Dosimetría Biológica

El laboratorio de Referencia decide

Muchos individuos (10 <>100)

Realizar un triage

Reportar la información preliminar al equipo médico

Lab. De Referencia/Equipo médicoDecisiones conjuntas

Completar el análisis

Reportar la dosis final al equipo médico

Pocos individuos < 10

Realizar solo un análisis completo

Reportar la dosis final al equipo médico

Completar el análisis

Nº masivo de víctimas

Activar la Red

La Red analiza el modo de triage

Lab. de Referencia reúne los datos rápidamente

Reportar la información preliminar al equipo medico

Lab. de Referencia/Equipo médico

Decisiones conjuntas

Reportar la dosis final al equipo médico

Lab. De Referencia completa el

análisis

La Red completa el análisis

Lab. De Referencia reúne los datos rápidamente

Activación de la LBDNet y su organización en caso de emergencia

Mecanismos de activación de la Red

• Utilizar los mecanismos de activación y comunicación de los Sistemas Nacionales de Respuesta en Emergencias Radiológicas o Nucleares, utilizando la infraestructura y los puntos de contacto ya existentes en cada país

• Esta activación puede ser iniciada:� a través de sistemas de asistencia internacionales:� IEC-OIEA, en el marco de la Convención de Pronta

Notificación de un Accidente Nuclear y la Convención de Asistencia en Caso de un Accidente Nuclear o Emergencia Radiológica

� REMPAN – OMS (BioDoseNet)� a través de convenios bilaterales entre los países de la

Región� por solicitud directa entre los Sistemas Nacionales de

Respuesta en Emergencias Radiológicas o Nucleares

• Capacitaciones entre países de la red y en laboratorios de referencia internacionales

• Reuniones, cursos y talleres

• Se establecieron los criterios armonizados para el recuento de aberraciones cromosómicas y criterios de aceptación y rechazo de metafases.

• Intercomparaciones a partir de slides y a partir de imágenes electrónicamente transmitidas para dicéntricosy PCC-ring

• Se armonizaron la técnica de PCC-ring y los criterios de identificación y recuento de anillos y de células PCC

• Se encuentra en desarrollo una curva de calibración conjunta para su utilización por los lab de la red en escenarios de altas dosis que requieran cooperación mutua

Actividades realizadas por la Red

� INTERLABORATORY COMPARISON OF DICENTRIC CHROMOSOME ASSAY USING ELECTRONICALLY TRANSMITTED IMAGES

O. García, M. Di Giorgio, M. B. Vallerga, A. Radl, M. R. Taja, A. Seoane, J. De Luca,M. Stuck Oliveira, P. Valdivia, A. I. Lamadrid, J. E. González1, I. Romero, T. Mandina, G. Pantelias, G. Terzoudi, C. Guerrero-Carbajal, C. Arceo Maldonado, M. Espinoza, N. Oliveros, W. Martínez-López, M. V. Di Tomaso, L.Méndez-Acuña, R. Puig, L. Roy and J. F. Barquinero. RADIATION PROTECTION DOSIMETRY (2013), Vol. 154, No. 1, pp. 18–25. Advance Access publication 5 August 2012

� BIOLOGICAL DOSIMETRY INTERCOMPARISON EXERCISE: AN EVALUATION OF TRIAGE AND ROUTINE MODE RESULTS BY ROBUST METHODS

M. Di Giorgio, J. F. Barquinero, M. B. Vallerga, A. Radl, M. R. Taja, A. Seoane, J. De Luca, M. Stuck Oliveira, P. Valdivia, O. GarcÍa Lima,A. Lamadrid, J. González Mesa, Romero Aguilera, T. Mandina, Cardoso,Y. C. Guerrero Carvajal, C. Arceo Maldonado, M. E. Espinoza, W. Martínez-López,n L. Méndez-Acuña, M.V. Di Tomaso, L. Roy, C. Lindholm, H. Romm, I. Güçlü and D. C. Lloyd. RADIATION RESEARCH 175, 638–649 (2011)

Actividades realizadas por la RedPublicaciones

• IAEA- Regional Training Course RLA 9/074 on MICRONUCLEUS AND RADIOBIOLOGICAL BASES OF RADIATION PROTECTION-Buenos Aires, Argentina, 2013-10-28 to 11-01

• IAEA- Regional Training Course RLA 9/074 on BIODOSIMETRIC AND MEDICAL EMERGENCY RESPONSE (Argentina, August 2013)

Actividades de la Red (2013)

“Sin la cooperación internacional, el futuro del mundo será incierto porque no habrá una protección adecuada para ninguno a menos que haya protección para todos”

Without international cooperation the future wouldbe grim because there will be no proper protectionfor any of us unless there is protection for all

Abel J. GonzálezEPR Biodose-2006

Autoridad Regulatoria Nuclear

Av. del Libertador 8250 (C1429BNP)Ciudad Autónoma de Buenos Aires, ARGENTINATel.: (+54) (011) 6323-1770Fax: (+54) (011) 6323-1771/1798

http:// www.arn.gob.arMail: info@arn.gob.ar

mdigiorgio@arn.gob.ar

CARACTERÍSTICAS H2AXGENEX

PROT CD4 TADN

plasma/WBC

Persistencia del efecto (hasta 14 días) EI EI EI EI EI SI

Persistencia del efecto (12 meses o más) NO ND ND ND NO NO

Reproducibilidad de las observaciones SI SI SI SI SI SI

Relación conocida dosis-efecto (curva de calibración)

SI SI ND ND SI SI

Especificidad a la radiación NO ND ND SI SI SI

Baja variación interindividual NO NO ND ND ND ND

Sensibilidad a diferentes calidades de radiación IE IE IE NO

Fácil recolección de la muestra SI SI SI SI SI SI

Temprana disponibilidad de los resultados SI SI SI SI SI SI

Permitir la evaluación de exposiciones inhomogéneas

IE IE IE NO NO NO

Susceptible de automatización SI IE IE SI SI SI

Bajo límite de detección (≤ 0,5 Gy) SI SI IE NO

Dosis absorbida en un tejido SI

Dosis absorbida en un tejido a todo el cuerpo SI SI SI SI SII SI

DESEMPEÑO DE LOS MÉTODOS EMERGENTES

NUEVOS INDICADORES BIOLÓGICOS (biomarcadores)

Qué se busca?

Proveer información adicional respecto de la severidad del daño radioinducido en sistemas fisiológicos específicos.Se los aplica para el seguimiento de los pacientes (evolución)

Indicadores biológicos aplicados en víctimas del accidente en Dakar, 2006

Concentración en plasma de:

� FLt3 ligando (FL): sistema hematopoyético

�Citrulina: tracto gastrointestinal

�Oxyesteroles: sistemas hepático, pulmonar,

cardiovascular y nervioso central

NUEVOS INDICADORES BIOLÓGICOS (biomarcadores)

Daño radioinducido en el Sistema Hematopoyético:Es esencial evaluar la hematopoyesis residualMediante el recuento de:1. Reticulocitos2. CD34+3. Progenitores de sangre periférica (CFU-GM y BFU-E)4. Mediciones de la concentración de FL en plasma

FL: indicador de daño radioinducido en médula ósea.Su concentración en plasma correlaciona negativamente con el número de células formadoras e colonias (CFC)Predictivo del desarrollo de una pancitopenia (correlaciona con la posterior observación de trombocitopenia y leucopenia)

Valores normales: 112±24 pg/mL plasma

NUEVOS INDICADORES BIOLÓGICOS (biomarcadores)

Daño radioinducido en el Tracto Gastrointestinal.Controlar:� Aparición y tiempo de emesis� Diarrea hemorrágica masiva� Deshidratación y pérdida de electrolitos

Evaluar la concentración de citrulina en plasmaCitrulina: aminoácido específicamente producido por los enterocitos. Su concentración está correlacionada con la masa de enterocitosIndicador de la denudación de la mucosa intestinal

Valores normales: 34±8 µmol/Lde plasma, para un hombre de 40-60 años

NUEVOS INDICADORES BIOLÓGICOS (biomarcadores)

Daño radioinducido en los sistemas hepático, pulmonar, cardiovascular y nervioso central

Asociado a cambios en los niveles de los productos del metabolismo del colesterol24S-OH-Chol: producido por el SNC;

valor normal: 15±5 µM

7α-OH-Chol: asociado con el hígadovalor normal: 0,6±0,1 µM

27-OH-Chol: producido por los pulmones y sistema cardiovascular

valor normal: 45±15 µM