Esta nueva tecnología promete revolucionar el estudio del Alzheimer y escanea medio cerebro en 4 días a escala molecular

La neurociencia ha vivido dos grandes revoluciones. Una fue el descubrimiento de la neurona a finales del siglo XIX, el otro la invención de la resonancia magnética, casi 90 años después. Por supuesto que ha habido más innovación entre una y otra, pero estas dos han sido, posiblemente, las que más han cambiado el campo. Pues bien, un equipo de investigadores liderados por Kwanghun Chung prometen convertirse en la tercera gran revolución de la neurociencia, ahora, tan solo 50 años después de la anterior. Si Chung y su equipo han logrado realmente lo que afirman haber logrado, eso significa que ya podemos analizar la estructura de un hemisferio cerebral entero desde su geometría más gruesa hasta la escala molecular, y eso lo puede cambiar todo.

En la investigación participan instituciones como el MIT, la Universidad Nacional de Seúl, el Instituto Picower para la memoria y el aprendizaje, y otras tantas. Un esfuerzo colectivo de varios años que, finalmente, ha logrado abrirse camino hasta la mismísima revista Science, y no es para menos, porque esta tecnología podría permitirnos crear bibliotecas de cerebros con un nivel de detalle jamás soñado. De hecho, los propios autores no tienen problema en señalar que “esta plataforma tecnológica avanzará nuestra comprensión de las funciones de los órganos humanos y los mecanismos de las enfermedades, impulsando el desarrollo de nuevas terapias”. Pero… ¿Cómo funciona?

Las técnicas de imagen, como cualquier otra imagen, persiguen la máxima resolución posible. Ya sea la resolución espacial o temporal que, dicho de otro modo, no es más que la precisión del detalle que puedan captar sus imágenes o la finura con la que pueden situar en el tiempo determinados procesos, respectivamente. El problema es que, para obtener una mayor resolución espacial, las técnicas han tenido que circunscribirse a regiones relativamente pequeñas del cerebro. Una especie de aplicación práctica del “quien mucho abarca poco aprieta”. Por eso es tan interesante que esta técnica, de altísima precisión, se pueda aplicar sobre todo un hemisferio cerebral.

Es más, esta técnica, lo que realmente ofrece, es la posibilidad de analizar a diferentes escalas la arquitectura cerebral, no solo a la escala molecular, sino reparando en las células. En palabras del Dr. Chung: “esta cadena tecnológica realmente nos permite extraer todas estas características importantes del mismo cerebro de una manera completamente integrada.” Ahora bien, en el artículo apuntan que, si bien el escaneo es de medio cerebro, a medida que se reduce la escala, se analizan partes más localizadas del cerebro de forma que logra poner en contexto la estructura subcelular de una parte con una visión más general de sus alrededores.

Todo este proceso consta, en realidad, de tres pasos igualmente innovadores que permiten reducir el análisis a tan solo 100 horas una vez procesadas las muestras. La primera innovación es la técnica de corte del cerebro, porque con su casi kilo y medio es demasiado voluminoso como para analizar su interior sin rebanarlo finamente. El ingeniero de materiales Juhyuk Park y su equipo fueron los encargados de diseñar Megatome, un sistema que logra cortar en cerebro en finas lonchas sin que el mismo corte haga perder material. Lo logran mediante una cuchilla que vibra de lado a lado con más velocidad y amplitud que otros vibrotomos anteriores (que así se llama esta tecnología). Así es como han logrado reducir el proceso de corte de varios meses a, apenas, 1 día.

La siguiente innovación del proceso recibe el nombre de mELAST. En este paso, se infunde un hidrogel en las muestras que las vuelve transparentes salvo por las estructuras que nosotros queramos marcar con anticuerpos. Así es como consiguen ver a través de cortes más gruesos que los que se utilizan usualmente. Por si fuera poco, esta técnica también aumenta la flexibilidad y resistencia de la muestra, haciéndola más fácil de manejar y más estable en el tiempo.

Finalmente, UNSLICE es el proceso computacional que remata el trabajo. Su misión es la de recomponer el cerebro que hemos cortado estableciendo relaciones de continuidad entre los detalles de una rebanada y la siguiente. Por decirlo así: si cortamos un pan de semillas en rebanadas y queremos recomponerlo, tendremos que saber qué fragmento de semilla de una rebanada se corresponde con cada fragmento de la rebanada siguiente. Algo similar ocurre con las neuronas, los vasos sanguíneos y otros tantos detalles de estas muestras neurológicas.

Las aplicaciones en ciencia siempre son más de las que intuimos y esta tecnología todavía tiene todo que ofrecernos. Los propios investigadores han estado analizando cerebros con Alzheimer para compararlos con otros de sujetos sanos. El resultado muestra que, aunque en general el número de conexiones entre neuronas era el mismo en cerebros sanos y enfermos, sí se perdían en las zonas concretas donde había placas de amiloide. Otra cuestión es si las placas son la causa de la enfermedad o tal vez la consecuencia, pero claramente existe una correlación. Los resultados son, todavía, muy preliminares, pero ejemplifican lo que esta tecnología puede llegar a conseguir.

De hecho, los propios investigadores apuntan que esta tecnología se puede aplicar a otros órganos, permitiendo una comprensión mucho mayor de los procesos celulares y bioquímicos de sus tejidos. Así que, aunque todavía no se puedan enumerar largas listas de aplicaciones, es muy posible que no tarde en empezar.

QUE NO TE LA CUELEN:

• A pesar de lo muy interesante que es esta técnica, no sustituirá a la resonancia magnética funcional, con la que podemos ver la actividad cerebral. De hecho, ni siquiera sustituirá a la resonancia magnética más convencional, sino que tal vez modere su uso, haciéndolo más específico de lo que era hasta ahora.

REFERENCIAS (MLA):

• “Integrated platform for multiscale molecular imaging and phenotyping of the human brain” Science [[LINK:EXTERNO|||http://dx.doi.org/10.1126/science.adh9979″ target=”_blank”>]]