Un grupo internacional de investigadores, entre ellos españoles, ha creado una mini linterna molecular con un delgadísimo haz de luz capaz de llegar a regiones profundas del cerebro sin causar daño y de detectar metástasis cerebral u otras lesiones en ratones.
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El hallazgo, realizado en el marco del consorcio internacional NanoBright, aparece recogido este martes en la revista Nature Methods y ha sido desarrollado, entre otros, por investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y Instituto Cajal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
La nueva linterna molecular, aún en fase experimental, ilumina el tejido nervioso y, al hacerlo, informa de su composición química, lo que permite advertir de los cambios moleculares producidos por tumores, ya sean primarios o metastásicos, y también por lesiones como traumatismos craneoencefálicos.
¿Cómo es el procedimiento?
La técnica innovadora, conocida como espectroscopía vibracional, utiliza una sonda extremadamente delgada, de menos de un milímetro de grosor, con una punta diminuta de aproximadamente una micra (una milésima de milímetro), prácticamente invisible al ojo humano. Gracias a su diseño, puede ser introducida en áreas profundas del cerebro sin causar daño. Para ponerlo en perspectiva, el grosor de un cabello humano oscila entre 30 y 50 micras.
Activar o registrar la función cerebral usando la luz no es nuevo, las llamadas técnicas optogenéticas permiten controlar con luz la actividad de neuronas individuales, aunque para ello es necesario introducir en las neuronas un gen que las hace sensibles a la luz.
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Ahora, con la nueva linterna molecular se podrá estudiar el cerebro sin alterarlo previamente, lo que supone un cambio de paradigma en la investigación biomédica.
“Esta tecnología nos permite estudiar el cerebro en su estado natural, no es preciso alterarlo previamente. Pero, además, posibilita analizar cualquier tipo de estructura cerebral, no solo aquellas que has marcado o alterado genéticamente, como ocurría con las tecnologías usadas hasta ahora”.
Explica uno de los autores, el director del Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO, Manuel Valiente.
Hasta ahora, la espectroscopía Raman se ha usado en neurocirugía, aunque de forma invasiva y menos precisa: “En quirófano, una vez eliminado el grueso del tumor con cirugía, es posible introducir una sonda de espectroscopía Raman para evaluar si quedan células cancerígenas en la zona. Es decir, solo se usa cuando el cerebro ya está abierto y el hueco es lo bastante grande”, añade Valiente en un comunicado del CNIO.
La sonda puesta a punto por el consorcio NanoBright es tan fina que el daño que puede producir al ser introducida en el tejido cerebral se considera despreciable, de ahí el calificativo de mínimamente invasiva.
Hallazgos en la aplicación de la linterna molecular
En cuanto a aplicaciones concretas, el grupo que dirige Valiente en el CNIO ha usado la linterna molecular en modelos experimentales de metástasis cerebral: “Como ocurre con los pacientes, hemos visto frentes del tumor que sueltan células que escaparían a la cirugía”, señala.
Para el grupo del CNIO, un de los próximos objetivos es saber si la información que aporta la sonda permite “diferenciar diversas entidades oncológicas, por ejemplo, los tipos de metástasis acorde a sus perfiles mutacionales, por su origen primario o procedente de diferentes tipos de tumores cerebrales”.
Por su parte, el grupo del Instituto Cajal ha utilizado la técnica para investigar las zonas epileptógenas que rodean un traumatismo craneoencefálico.
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“Pudimos identificar diferentes perfiles vibracionales en las mismas regiones cerebrales susceptibles de generar crisis epilépticas, dependiendo de su asociación a un tumor o a un traumatismo".
Explica Liset Menéndez de la Prida, directora del Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal del CSIC
"Esto sugiere que las sombras moleculares de estas áreas están afectadas de manera diferente, y pueden ser usadas para separar diferentes entidades patológicas mediante algoritmos de clasificación automática incluyendo inteligencia artificial”.
La investigadora del CSIC explica que combinar la espectroscopía vibracional con otras técnicas de registro de la actividad cerebral, junto con el uso de análisis computacional avanzado impulsado por inteligencia artificial, permitirá descubrir nuevos marcadores diagnósticos de gran precisión. Esto abrirá camino al desarrollo de neurotecnologías avanzadas para innovadoras aplicaciones biomédicas.
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