Una “linterna molecular” detecta metástasis cerebral mediante una sonda ultrafina

Uno de los mayores retos de la investigación biomédica es el seguimiento no invasivo de los cambios moleculares en el cerebro provocados por el cáncer y otras enfermedades neurológicas. Ahora, una nueva técnica experimental aborda este reto introduciendo luz en el cerebro de ratones a través de una sonda muy fina.

Este método, desarrollado por un equipo internacional en el que participan investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC, Madrid, España) y del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO, Madrid, España), ha sido bautizado como "linterna molecular". La técnica proporciona información detallada sobre la composición química del tejido cerebral en respuesta a la luz, permitiendo el análisis de cambios moleculares causados tanto por tumores primarios como metastásicos, así como por lesiones cerebrales como traumatismos craneoencefálicos.

La linterna molecular es una sonda de menos de 1 mm de diámetro, con una punta de tan solo una micra de grosor (alrededor de una milésima de milímetro), lo que la hace prácticamente invisible a simple vista. Se puede introducir en el cerebro de forma segura y sin causar daños, ya que la punta es más pequeña que un cabello humano (que mide entre 30 y 50 micras de diámetro). Aunque la sonda aún no está lista para su uso clínico, es una herramienta prometedora para la investigación, ya que permite controlar las alteraciones moleculares debidas a lesiones cerebrales traumáticas y proporciona una detección muy precisa de marcadores diagnósticos de metástasis cerebral. Estos hallazgos se detallan en un artículo publicado en la revista Nature Methods .

Si bien el uso de la luz para activar o monitorear la función cerebral no es nuevo (como la optogenética, que permite observar la actividad de neuronas individuales a través de la luz), esta nueva técnica es diferente. No requiere alterar el cerebro de antemano, lo que marca un cambio significativo en la investigación biomédica. La linterna molecular se basa en la espectroscopia vibracional, que utiliza el efecto Raman, una propiedad de la luz en la que la dispersión de la luz depende de la composición molecular y la estructura química del tejido. Esta dispersión crea un espectro único, o "firma molecular", que revela información detallada sobre la composición del tejido iluminado. Esto permite a los investigadores observar cambios moleculares en el cerebro causados por condiciones patológicas o lesiones.

El próximo objetivo del equipo de investigación es determinar si los datos de la sonda pueden distinguir entre diferentes tipos de cáncer, como por ejemplo identificar metástasis en función de sus perfiles mutacionales, origen o tipo de tumor cerebral. También utilizaron la técnica para examinar áreas que rodean lesiones cerebrales traumáticas propensas a la epilepsia y encontraron perfiles vibracionales distintos en regiones cerebrales que eran más susceptibles a las convulsiones según su asociación con tumores o traumatismos. Esto sugiere que los cambios moleculares en estas áreas varían en función de su patología subyacente, y estas diferencias podrían utilizarse para clasificar diversas patologías mediante algoritmos automatizados, potencialmente mejorados por inteligencia artificial.

“Esta tecnología nos permite estudiar el cerebro en su estado natural, no es preciso alterarlo previamente”, explica Manuel Valiente, del CNIO. “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. Con la espectroscopía vibracional podemos ver cualquier cambio molecular en el cerebro cuando existe una patología”.

“La integración de espectroscopía vibracional con otras modalidades de registro de la actividad cerebral y el análisis computacional avanzado con inteligencia artificial nos va a permitir identificar nuevos marcadores diagnósticos de alta precisión, lo que facilitará el desarrollo de neurotecnologías avanzadas para nuevas aplicaciones biomédicas”, añade la investigadora del CSIC, Liset Menéndez de la Prida.