Uno de los desafíos más significativos en el ámbito de la investigación biomédica es la monitorización de los cambios a nivel molecular que el cáncer y otras patologías neurológicas provocan en el cerebro, todo ello sin recurrir a métodos invasivos. Un equipo internacional ha desarrollado una innovadora técnica experimental que utiliza una sonda ultrafina capaz de introducir luz en el cerebro de ratones. Este avance se detalla en un artículo publicado en la prestigiosa revista Nature Methods, resultado del trabajo conjunto entre grupos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).
Los investigadores han denominado a esta nueva técnica como linterna molecular, ya que permite obtener información sobre la composición química del tejido nervioso al iluminarlo. De este modo, se pueden analizar los cambios moleculares provocados por tumores, tanto primarios como metastásicos, así como lesiones derivadas de traumatismos craneoencefálicos.
Nueva herramienta para la investigación no invasiva
La linterna molecular es una sonda con un grosor inferior a 1 mm y una punta de solo una micra, lo que la hace invisible a simple vista. Esta característica permite su introducción en áreas profundas del cerebro sin causar daño; para ponerlo en perspectiva, un cabello humano tiene un diámetro entre 30 y 50 micras.
Aunque esta tecnología aún no está lista para su aplicación clínica en pacientes, representa un prometedor recurso para la investigación con modelos animales. Según los autores del estudio, esta herramienta puede “monitorizar alteraciones moleculares causadas por una lesión cerebral traumática y detectar marcadores diagnósticos de metástasis cerebral con gran precisión”.
El desarrollo ha sido llevado a cabo por el consorcio europeo NanoBright, que incluye dos grupos españoles: uno liderado por Liset Menéndez de la Prida en el Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal (CSIC), y otro dirigido por Manuel Valiente en el Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO. Estos equipos han centrado sus esfuerzos en la investigación biomédica dentro del proyecto NanoBright, mientras que grupos italianos y franceses se han encargado del desarrollo instrumental.
Cambio de paradigma en la investigación cerebral
Activar o registrar funciones cerebrales utilizando luz no es un concepto nuevo; técnicas optogenéticas permiten controlar neuronas individuales mediante luz. Sin embargo, estas requieren introducir genes específicos en las neuronas para hacerlas sensibles a dicha luz. La nueva tecnología presentada por NanoBright ofrece la posibilidad de estudiar el cerebro sin necesidad de alterarlo previamente, lo que marca un cambio significativo en la investigación biomédica.
La técnica conocida como espectroscopía vibracional se basa en el efecto Raman: cuando la luz incide sobre las moléculas, rebota de manera diferente según su composición y estructura química. Esto genera un espectro único que actúa como firma molecular, proporcionando información sobre la composición del tejido iluminado, tal como explica Liset M. de la Prida.
Análisis preciso sin intervención previa
“Esta tecnología -comenta Manuel Valiente- nos permite estudiar el cerebro en su estado natural sin necesidad de alterarlo previamente. Además, posibilita analizar cualquier tipo de estructura cerebral, no solo aquellas modificadas genéticamente”. Con la espectroscopía vibracional es posible observar cualquier cambio molecular relacionado con patologías cerebrales.
Aunque actualmente se utiliza espectroscopía Raman en neurocirugía, su aplicación es invasiva y menos precisa. “Se han realizado estudios durante operaciones tumorales”, señala Valiente. “Sin embargo, estas linternas moleculares son mucho más adecuadas para un uso mínimamente invasivo”.
Inteligencia artificial al servicio del diagnóstico
El grupo del Instituto Cajal ha aplicado esta técnica para investigar zonas epileptógenas alrededor de traumatismos craneoencefálicos. Han logrado identificar distintos perfiles vibracionales que sugieren variaciones dependiendo si están asociados a tumores o traumatismos. Esto abre nuevas posibilidades para clasificar diferentes entidades patológicas mediante algoritmos automáticos e inteligencia artificial.
Liset Menéndez de la Prida concluye: “La combinación de espectroscopía vibracional con otras modalidades avanzadas y análisis computacionales nos permitirá identificar nuevos marcadores diagnósticos precisos, facilitando así el desarrollo de neurotecnologías avanzadas aplicables a diversas áreas biomédicas”.
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