NUEVA TÉCNICA
Una ‘linterna molecular’ detecta metástasis cerebral en ratones con una sonda de luz ultrafina
El desarrollo de esta técnica permite detectar la proliferación de tumores cerebrales en modelos de roedor con una precisión sin precedentes. Este avance combina tecnología óptica avanzada y herramientas moleculares para iluminar el cerebro desde el interior sin necesidad de alterarlo.
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Uno de los grandes retos de la investigación biomédica es monitorizar los cambios causados en el cerebro a escala molecular por el cáncer y otras patologías neurológicas, y hacerlo de manera no invasiva. Una nueva técnica en fase experimental lo consigue mediante una sonda ultrafina que introduce luz en el cerebro de ratones.
El resultado se ha publicadoen la revista Nature Methods, fruto del trabajo de un equipo internacional del que forman parte grupos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).
Los autores se refieren a la nueva técnica con el término 'linterna molecular', puesto que informa de la composición química del tejido nervioso al iluminarlo. Permite así analizar cambios moleculares producidos por tumores, ya sean primarios o metastásicos, y también por lesiones como traumatismos craneoencefálicos.
La sonda de luz, de menos de 1 mm de grosor y una punta de solo una micra, puede acceder a zonas profundas del cerebro sin causar daño
Esta linterna molecular es una sonda de menos de 1 mm de grosor, con una punta de apenas una milésima de milímetro, una micra, invisible a simple vista. Es posible introducirla hasta alcanzar zonas profundas del cerebro sin causar daño (para hacerse una idea, un cabello humano mide entre 30 y 50 micras de diámetro).
La sonda aún no está lista para ser usada en pacientes; por ahora es ante todo una herramienta prometedora de investigación con modelos animales que permite "monitorizar alteraciones moleculares causadas por una lesión cerebral traumática, así como detectar marcadores diagnósticos de metástasis cerebral con gran precisión", explican los autores del artículo.
Explorar el cerebro con luz
Activar o medir la función cerebral con luz no es nuevo. Las técnicas optogenéticas, por ejemplo, permiten controlar la actividad de neuronas individuales mediante la introducción de un gen que las hace sensibles a la luz. Sin embargo, la nueva tecnología permite estudiar el cerebro sin modificaciones previas, lo que, según los autores marca un nuevo paradigma en la investigación biomédica.
La linterna molecular, basada en la espectroscopía vibracional, utiliza el efecto Raman. Según Liset M. de la Prida, investigadora del Instituto Cajal del CSIC, explica que "cuando la luz incide sobre las moléculas, rebota de manera distinta según su composición y estructura química, lo que genera una firma molecular única que informa sobre la composición del tejido iluminado".
Por su parte, Manuel Valiente, director del Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO, indica que esta tecnología permite analizar el cerebro en su estado natural, sin necesidad de alterarlo. Además, facilita el estudio de cualquier estructura cerebral, no solo aquellas modificadas genéticamente, como ocurre con otras técnicas. "Con la espectroscopía vibracional podemos detectar cambios moleculares en el cerebro asociados a patologías".
Aunque la espectroscopía Raman ya se usa en neurocirugía, su aplicación actual es invasiva y menos precisa. Según Valiente, se emplea durante cirugías para evaluar la presencia de células cancerígenas tras extirpar un tumor. Sin embargo, las sondas convencionales son demasiado grandes para usos mínimamente invasivos en modelos animales.
Avances en epilepsia y metástasis cerebral
El grupo del CNIO busca diferenciar entidades oncológicas según perfiles mutacionales y tipos de metástasis. Por su parte, el Instituto Cajal ha usado esta técnica para analizar zonas epileptógenas tras traumatismos craneoencefálicos. Según Menéndez de la Prida, "hemos identificado perfiles vibracionales distintos en regiones cerebrales asociadas a tumores o traumatismos, lo que podría separar diferentes patologías mediante inteligencia artificial".
Han identificado perfiles vibracionales distintos en regiones cerebrales asociadas a tumores o traumatismos, lo que podría separar diferentes patologías mediante IA
La combinación de espectroscopía vibracional, registros de actividad cerebral y análisis computacional avanzado permitirá identificar marcadores diagnósticos de alta precisión. Esto facilitará el desarrollo de nuevas neurotecnologías para aplicaciones biomédicas.
El consorcio europeo NanoBright, responsable de este avance, incluye dos grupos españoles: el Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal del CSIC y el Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO, liderados por Menéndez de la Prida y Manuel Valiente, respectivamente. Instituciones italianas y francesas han desarrollado la instrumentación necesaria.
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