Los científicos que esperan vislumbrar las moléculas que controlan la actividad cerebral han ideado una nueva sonda que les permite obtener imágenes de estas moléculas sin utilizar etiquetas químicas o radiactivas.
Actualmente, el método estándar de oro para obtener imágenes de moléculas en el cerebro es etiquetarlas con sondas radiactivas. Sin embargo, estas sondas ofrecen baja resolución y no se pueden usar fácilmente para observar eventos dinámicos, dice Alan Jasanoff, profesor de biología del MITIngenieria.
Jasanoff y sus colegas han desarrollado nuevos sensores que consisten en proteínas diseñadas para detectar un objetivo en particular, lo que hace que dilaten los vasos sanguíneos en el área inmediata. Esto produce un cambio en el flujo sanguíneo que se puede obtener con imágenes de resonancia magnética MRIu otras técnicas de imagen.
"Esta es una idea que nos permite detectar moléculas que se encuentran en el cerebro en niveles biológicamente bajos, y hacerlo con estos agentes de imagen o agentes de contraste que finalmente se pueden usar en humanos", dice Jasanoff. "También podemosencenderlos y apagarlos, y eso es realmente clave para tratar de detectar procesos dinámicos en el cerebro ".
En un artículo que aparece en la edición del 2 de diciembre de Comunicaciones de la naturaleza , Jasanoff y sus colegas usaron estas sondas para detectar enzimas llamadas proteasas, pero su objetivo final es usarlas para monitorear la actividad de los neurotransmisores, que actúan como mensajeros químicos entre las células cerebrales.
Los autores principales del artículo son el postdoctorado Mitul Desai y el ex estudiante de posgrado del MIT Adrian Slusarczyk. El recién graduado del MIT Ashley Chapin y el posdoctorado Mariya Barch también son autores del artículo.
imagen indirecta
Para hacer sus sondas, los investigadores modificaron un péptido natural llamado péptido relacionado con el gen de la calcitonina CGRP, que está activo principalmente durante las migrañas o la inflamación. Los investigadores diseñaron los péptidos para que queden atrapados dentro de una jaula de proteínas que los mantieneinteraccionen con los vasos sanguíneos. Cuando los péptidos encuentran proteasas en el cerebro, las proteasas abren las jaulas y el CGRP hace que los vasos sanguíneos cercanos se dilaten. La obtención de imágenes de esta dilatación con resonancia magnética permite a los investigadores determinar dónde se detectaron las proteasas.
"Estas son moléculas que no se visualizan directamente, sino que producen cambios en el cuerpo que luego se pueden visualizar de manera muy efectiva mediante imágenes", dice Jasanoff.
Las proteasas a veces se usan como biomarcadores para diagnosticar enfermedades como el cáncer y la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el laboratorio de Jasanoff las usó en este estudio principalmente para demostrar la validez de su enfoque. Ahora, están trabajando para adaptar estos agentes de imagen para monitorear neurotransmisores, comocomo la dopamina y la serotonina, que son fundamentales para la cognición y el procesamiento de las emociones.
Para hacer eso, los investigadores planean modificar las jaulas que rodean el CGRP para que puedan eliminarse mediante la interacción con un neurotransmisor en particular.
"Lo que queremos poder hacer es detectar niveles de neurotransmisores 100 veces más bajos que los que hemos visto hasta ahora. También queremos poder usar mucho menos de estos agentes de imágenes moleculares en organismos. Eso esuno de los obstáculos clave para tratar de llevar este enfoque a las personas ", dice Jasanoff.
Seguimiento de genes
Otra posible aplicación para este tipo de imágenes es diseñar células para que el gen de CGRP se encienda al mismo tiempo que se enciende un gen de interés. De esa manera, los científicos podrían utilizar los cambios en el flujo sanguíneo inducidos por CGRPpara rastrear qué células expresan el gen objetivo, lo que podría ayudarlas a determinar las funciones de esas células y genes en diferentes comportamientos. El equipo de Jasanoff demostró la viabilidad de este enfoque al demostrar que las células implantadas que expresan CGRP podrían reconocerse mediante imágenes.
"Muchos comportamientos implican la activación de genes, y podría usar este tipo de enfoque para medir dónde y cuándo se activan los genes en diferentes partes del cerebro", dice Jasanoff.
Su laboratorio también está trabajando en formas de administrar los péptidos sin inyectarlos, lo que requeriría encontrar una manera de hacerlos pasar a través de la barrera hematoencefálica. Esta barrera separa el cerebro de la sangre circulante y evita que las moléculas grandes entren en lacerebro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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