Investigadores han desarrollado una innovadora 'linterna molecular' que permite detectar metástasis cerebral en ratones mediante una sonda de luz ultrafina, más delgada que un cabello humano. Esta técnica, aún en fase experimental, facilita la monitorización no invasiva de cambios moleculares en el cerebro causados por cáncer y otras patologías neurológicas. Publicada en la revista Nature Methods, la investigación es parte del consorcio europeo NanoBright, que incluye grupos del CSIC y el CNIO. La linterna molecular utiliza espectroscopía vibracional para ofrecer información detallada sobre la composición química del tejido nervioso, lo que representa un avance significativo en la investigación biomédica.
Uno de los principales desafíos en la investigación biomédica es la capacidad de monitorizar los cambios moleculares en el cerebro provocados por el cáncer y otras enfermedades neurológicas, todo ello sin recurrir a métodos invasivos. Un reciente avance en este campo se presenta como una solución prometedora: una nueva técnica que utiliza una sonda ultrafina para introducir luz en el cerebro de ratones. Este innovador método ha sido publicado en la prestigiosa revista Nature Methods, resultado del esfuerzo conjunto de un equipo internacional que incluye a investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).
Los científicos han denominado a esta técnica como linterna molecular, ya que tiene la capacidad de revelar la composición química del tejido nervioso al iluminarlo. Esto permite analizar las alteraciones moleculares causadas tanto por tumores primarios como metastásicos, así como por lesiones resultantes de traumatismos craneoencefálicos.
La linterna molecular es una sonda con un grosor inferior a 1 mm y una punta que mide apenas una micra, lo que la hace invisible a simple vista. Su diseño permite su inserción en áreas profundas del cerebro sin provocar daño alguno; para poner esto en perspectiva, un cabello humano tiene un diámetro de entre 30 y 50 micras.
A pesar de su potencial, esta linterna molecular aún no está lista para ser utilizada en pacientes. En este momento, se considera principalmente como una herramienta experimental que permite “monitorizar alteraciones moleculares causadas por lesiones cerebrales traumáticas y detectar marcadores diagnósticos de metástasis cerebral con alta precisión”, según explican los autores del estudio.
El proyecto ha sido llevado a cabo por el consorcio europeo NanoBright, que incluye dos grupos españoles: el Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal del CSIC, liderado por Liset Menéndez de la Prida, y el Grupo de Metástasis Cerebral del CNIO, dirigido por Manuel Valiente. Estos equipos han centrado sus esfuerzos en la investigación biomédica dentro del marco de NanoBright, mientras que instituciones italianas y francesas han colaborado en el desarrollo de la instrumentación necesaria.
A diferencia de otras técnicas existentes, como las optogenéticas que requieren modificar genéticamente neuronas para hacerlas sensibles a la luz, esta nueva tecnología permite estudiar el cerebro sin necesidad de alterarlo previamente. Esto representa un cambio significativo en el enfoque tradicional de la investigación biomédica.
La técnica detrás de esta linterna molecular se denomina espectroscopía vibracional. Su funcionamiento se basa en el efecto Raman: cuando la luz incide sobre las moléculas, rebota de manera diferente dependiendo de su composición y estructura química. Esto genera un espectro único que actúa como una firma molecular, proporcionando información sobre la composición del tejido iluminado. Liset M. de la Prida explica: “Este método nos permite ver cualquier cambio molecular producido en el cerebro debido a patologías o lesiones”.
Aunque actualmente se utiliza espectroscopía Raman durante neurocirugías, su aplicación es invasiva y menos precisa. Manuel Valiente señala que “en quirófano, tras extirpar un tumor cerebral, se puede usar una sonda para verificar si quedan células cancerígenas. Sin embargo, estas linternas moleculares son demasiado grandes para ser utilizadas mínimamente invasivas”.
El grupo del Instituto Cajal ha aplicado esta técnica para investigar áreas epileptógenas alrededor de traumatismos craneoencefálicos. Han logrado identificar perfiles vibracionales distintos en regiones cerebrales propensas a crisis epilépticas, dependiendo si están asociadas con tumores o traumatismos. Esta variabilidad sugiere que las características moleculares varían según la patología presente y pueden ser clasificadas mediante algoritmos automáticos impulsados por inteligencia artificial.
Liset Menéndez concluye afirmando que “la combinación de espectroscopía vibracional con otras modalidades y análisis computacional avanzado nos permitirá descubrir nuevos marcadores diagnósticos precisos, facilitando así el desarrollo de neurotecnologías avanzadas para aplicaciones biomédicas futuras”.
| Cifra | Descripción |
|---|---|
| Menos de 1 mm | Grosor de la sonda |
| 1 micra (0.001 mm) | Diámetro de la punta de la sonda |
| 30-50 micras | Diámetro aproximado de un cabello humano |
La 'linterna molecular' es una técnica experimental que utiliza una sonda ultrafina para introducir luz en el cerebro de ratones, permitiendo monitorizar cambios moleculares causados por tumores y otras patologías neurológicas de manera no invasiva.
La sonda tiene menos de 1 mm de grosor, con una punta de apenas una milésima de milímetro (una micra), lo que permite su introducción en zonas profundas del cerebro sin causar daño.
No, actualmente la linterna molecular es una herramienta prometedora para investigación en modelos animales y no está lista para su uso en pacientes humanos.
La tecnología permite analizar cambios moleculares producidos por lesiones cerebrales traumáticas y detectar marcadores diagnósticos de metástasis cerebral con gran precisión.
La espectroscopía vibracional se basa en el efecto Raman, donde la luz incide sobre las moléculas y rebota de manera diferente según su composición química, lo que permite detectar un espectro único que informa sobre la composición del tejido iluminado.
Se espera que la integración de espectroscopía vibracional con inteligencia artificial permita identificar nuevos marcadores diagnósticos de alta precisión y facilite el desarrollo de neurotecnologías avanzadas para nuevas aplicaciones biomédicas.