Inventan una «linterna molecular» para detectar metástasis cerebrales
Este innovador dispositivo, una sonda de luz más delgada que un cabello humano, analiza la composición química del tejido nervioso y saca a la luz cambios moleculares asociados a tumores y lesiones, abriendo nuevas puertas al diagnóstico y tratamiento.
Por Enrique Coperías
Imagen conceptual de la linterna para ver el interior del cerebro, generada con DALL-E
Uno de los mayores desafíos de la investigación biomédica es lograr monitorizar, de manera no invasiva, los cambios moleculares que ocurren en el cerebro como consecuencia de cánceres y otras patologías neurológicas.
Una innovadora técnica experimental ha dado un paso adelante en esta dirección mediante una sonda ultrafina que emplea luz para analizar tejidos cerebrales en ratones. Los resultados de la iunvestigación, qu aparecen publicados en la revista Nature Methods, son el fruto del trabajo de un equipo internacional en el que participan destacados grupos españoles del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).
La nueva herramienta, bautizada por los investigadores como linterna molecular, permite explorar la composición química del tejido nervioso mediante la luz. Esto hace posible analizar alteraciones moleculares asociadas a tumores, tanto primarios como metastásicos, y lesiones como traumatismos craneoencefálicos.
Una sonda más fina que un cabello humano
La linterna molecular consiste en una sonda de menos de un milímetro de grosor, cuya punta tiene un diámetro de apenas una micra, o sea, que es mil veces más delgada que un cabello humano. Este tamaño minúsculo le permite alcanzar regiones profundas del encéfalo sin causar lesión alguna.
Aunque todavía no está lista para su aplicación en pacientes, esta tecnología ya representa una poderosa herramienta para investigar en modelos animales. Los autores del estudio destacan su capacidad para «monitorizar alteraciones moleculares causadas por una lesión cerebral traumática, así como detectar marcadores diagnósticos de metástasis cerebral con gran precisión».
El desarrollo de esta técnica es obra del consorcio europeo NanoBright, que integra grupos españoles, italianos y franceses. En España, el Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal del CSIC, dirigido por Liset Menéndez de la Prida, y el Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO, liderado por Manuel Valiente, han encabezado la investigación biomédica, mientras que los grupos europeos han desarrollado la tecnología instrumental.
Luz que revela el cerebro sin alterarlo
El uso de la luz para estudiar el cerebro no es nuevo. Las técnicas optogenéticas, por ejemplo, permiten controlar la actividad de neuronas mediante la introducción de genes sensibles a la luz. Sin embargo, la tecnología de NanoBright marca un cambio de paradigma: permite investigar el cerebro sin necesidad de modificarlo previamente.
La linterna molecular utiliza espectroscopía vibracional basada en el efecto Raman. Este fenómeno ocurre cuando la luz interactúa con las moléculas y genera una señal única que revela su composición química. «El espectro resultante actúa como una firma molecular, proporcionando información detallada sobre el tejido iluminado», explica Menéndez de la Prida en una nota de prensa del CSIC.
Aunque la espectroscopía Raman ya se utiliza en neurocirugía, lo hace de manera invasiva.«Durante la extirpación de tumores cerebrales, esta técnica ayuda a identificar células cancerígenas residuales —señala Valiente—. Sin embargo, requiere que el cerebro esté abierto y la zona suficientemente accesible».
Neuronas (rojo) y astrocitos (blanco) activados en la corteza cerebral cercana a un traumatismo craneoencefálico (Elena Cid, Instituto Cajal CSIC).
Hacia nuevos diagnósticos de alta precisión
La linterna molecular, en cambio, podría aplicarse de forma mínimamente invasiva, ampliando así su utilidad en modelos animales vivos y, potencialmente, en seres humanos.
El equipo del CNIO está explorando si la información proporcionada por la sonda permite diferenciar entre distintos tipos de tumores según sus perfiles mutacionales o su origen primario. Por su parte, el grupo del Instituto Cajal investiga zonas epileptógenas asociadas a traumatismos craneoencefálicos.
«Hemos identificado perfiles vibracionales que distinguen entre regiones cerebrales susceptibles de generar crisis epilépticas en función de si se asocian a un tumor o a un traumatismo —dice Menéndez de la Prida. Y añade—: Esta información podría ser procesada mediante algoritmos de inteligencia artificial para clasificar patologías con mayor precisión»
En palabras de esta investigadora, «la combinación de espectroscopía vibracional con análisis computacional avanzado nos permitirá identificar nuevos marcadores diagnósticos de alta precisión, y abrirá las puertas al desarrollo de neurotecnologías para aplicaciones biomédicas».
Con la linterna molecular, la ciencia ilumina nuevos horizontes en el estudio del cerebro, y marca un hito en la búsqueda de herramientas no invasivas para comprender y tratar las enfermedades neurológicas. ▪️
Información facilitada por el CSIC
Fuente: Filippo Pisano et al. Vibrational fiber photometry: label-free and reporter-free minimally invasive Raman spectroscopy deep in the mouse brain. Nature Methods (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41592-024-02557-3
