sonobiopsia
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01 febrero 2023.- Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis muestra que una técnica de ultrasonido enfocada llamada sonobiopsia libera biomarcadores de enfermedades neurodegenerativas, una tecnología que podría aprovecharse para la detección temprana de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos.
La nueva investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Hong Chen, PhD, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey y profesor de oncología radioterápica en la Escuela de Medicina. Chen y sus colegas descubrieron que el uso de una biopsia líquida mediada por ultrasonido enfocado en un modelo de ratón ayudó a superar los desafíos presentados por la barrera hematoencefálica. La biopsia líquida administró más proteínas tau y proteína de cadena ligera de neurofilamento (NfL) en la sangre que sin la intervención.
"En nuestro estudio de prueba de concepto, buscamos determinar si la sonobiopsia puede liberar especies tau fosforiladas y NfL en el torrente sanguíneo al abrir la barrera hematoencefálica", dijo Chen. "Esta demostración mostró que la sonobiopsia mejoró significativamente la liberación de proteínas pTau y un marcador secundario de neurodegeneración en el torrente sanguíneo para el diagnóstico no invasivo de enfermedades neurodegenerativas".
El método de sonobiopsia, descrito en una investigación publicada el 31 de enero en la revista Radiology , utiliza ultrasonido enfocado para apuntar a una ubicación precisa en el cerebro. Luego, los investigadores inyectaron microburbujas en la sangre que viajaron al lugar objetivo y luego pulsaron una vez que alcanzaron el objetivo, abriendo la barrera hematoencefálica de manera segura. Estas aberturas temporales, a su vez, permiten que los biomarcadores tau y NfL atraviesen la barrera hematoencefálica hacia el torrente sanguíneo.
Chen y su colaborador Eric Leuthardt, MD, profesor de neurocirugía en la Escuela de Medicina y de ingeniería biomédica en McKelvey Engineering y el primer autor Christopher Pham Pacia, quien obtuvo un doctorado en ingeniería biomédica de la Universidad de Washington a principios de este año, junto con otros colaboradores. han estado trabajando para desarrollar la técnica de sonobiopsia durante varios años. Su primer enfoque en modelos preclínicos fue sobre biomarcadores indicativos de cáncer de cerebro humano.
El uso de técnicas de biopsia líquida existentes para detectar enfermedades neurodegenerativas presenta una serie de desafíos, anotaron los investigadores. Entre ellos se encuentran la falta de información anatómica que pueda señalar la ubicación en el cerebro de la liberación de los biomarcadores, junto con la eliminación rápida de líquidos y un proceso de filtración de la barrera hematoencefálica, desafíos que los autores del estudio creen que la sonobiopsia puede abordar.
Para la nueva investigación, el equipo de WashU tomó muestras de sangre de ratones jóvenes con proteínas tau anormales en el cerebro, que recibieron una sonobiopsia o un tratamiento simulado. Su investigación mostró que la sonobiopsia produjo un aumento de 1,7 veces en los niveles de proteína tau pTau-181 fosforilada normalizada y un aumento de 1,4 veces en la pTau-231 normalizada en comparación con el grupo de ratones de control que no recibió sonobiopsia.
Si bien el comportamiento de los tumores cerebrales y la respuesta al tratamiento están dictados por las mutaciones específicas que albergan, la proteína tau muestra una gran heterogeneidad en el patrón de fosforilación, así como otras modificaciones postraduccionales.
Las imágenes de PET actuales y los biomarcadores de plasma desarrollados recientemente son sensibles para detectar tauopatías incluso en etapas tempranas. La sonobiopsia podría potencialmente desempeñar un papel para caracterizar aún más las cepas específicas de la proteína tau presentes en el cerebro para el tratamiento personalizado de las personas con enfermedad de Alzheimer y otras tauopatías.
En un segundo estudio, los investigadores se enfocaron en el hipocampo o la corteza cerebral con sonobiopsia en las primeras etapas de la neurodegeneración en el modelo de tauopatía, recolectando muestras de sangre antes y después de la sonobiopsia. Estos datos mostraron un aumento de 2,3 veces en la proteína NfL presente, en comparación con el grupo de ratones de control.
Los resultados muestran que se justifican más investigaciones sobre el método y los investigadores ahora planean estudiar los efectos cualitativos de la sonobiopsia en los biomarcadores de plasma y caracterizar los efectos de los parámetros de ultrasonido enfocados para determinar un tiempo óptimo de recolección de sangre. Además, el equipo también buscará determinar cómo se puede usar el método para ayudar a liberar biomarcadores de proteínas derivados del cerebro más grandes.
Fuente: Christopher Pham Pacia, Jinyun Yuan, Yimei Yue, Eric C. Leuthardt, Tammie L. S. Benzinger, Arash Nazeri, Hong Chen. Focused Ultrasound–mediated Liquid Biopsy in a Tauopathy Mouse Model. Radiology. Jan 31 2023https://doi.org/10.1148/radiol.220869
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