Desarrollan imagenología mejorada con difracción para diagnóstico temprano de Alzheimer

Los investigadores han demostrado una técnica nueva de imagenología de rayos X altamente detallada que podría ser desarrollada en una aplicación para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer (EA). La técnica ha sido usada previamente para mirar los tumores en el tejido del seno y el cartílago en la rodilla humana y la articulación del tobillo, pero un estudio nuevo es el primero en evaluar su capacidad de visualizar una clase de placas minúsculas que son una característica típica de la EA.

Los científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) (Upton, NY, EUA), publicaron sus hallazgos en la edición de Julio de 2009 de la revista NeuroImage. Los investigadores han sabido desde hace largo tiempo que la enfermedad de Alzheimer está asociada con placas, áreas de cúmulos densos de proteínas, en el cerebro afectado. Muchos también creen que esas placas, llamadas placas de beta amiloide (Aß) por la proteína que contienen, realmente causan la enfermedad. Una meta importante es desarrollar una droga que remueva las placas del cerebro. Sin embargo, antes de que las terapias de droga puedan ser probadas, los investigadores requieren una manera no invasiva, segura, y rentable para rastrear el número y tamaño de las placas.

Esa no es una tarea simple: las placas Aß son extremadamente pequeñas—en la escala de micras, o una millonésima de metro. Así mismo, las técnicas convencionales como la tomografía computarizada (TC) distinguen mal entre las placas y otro tejido blando como cartílago o los vasos sanguíneos. "Esas placas son muy difíciles de ver, no importa como usted trate de visualizarlas”, dijo el Dr. Dean Connor, un investigador post-doctoral anteriormente del laboratorio Brookhaven ahora trabajando para la Universidad de Carolina del Norte (Chapel Hill). "Ciertos métodos pueden visualizar la carga de placa, o el número total de placas, que juegan un papel en la evaluación clínica y el análisis de la eficacia de la droga. Pero esos métodos no pueden suministrar la resolución necesaria para mostrarnos las propiedades de las placas Aß individuales”.

Una técnica desarrollada en Brookhaven, llamada imagenología realzada por difracción (DEI), puede suministrar el poder extra de imagenología que necesitan los investigadores. La DEI, que usa rayos extremadamente brillantes de los rayos X disponibles en las fuentes synchrotron como la Fuente de Luz Synchrotron Nacional de Brookhaven, es usada para visualizar no solamente el hueso sino también el tejido blando de una manera que no es posible con los rayos X estándar. En contraste a las fuentes convencionales, los rayos X synchrotron son miles de veces más intensos y extremadamente concentrados en un rayo angosto. El resultado es una dosis de rayos X menor con una calidad de imagen mayor.

En este estudio, los investigadores de la Universidad Brookhaven y Stony Brook utilizaron DEI en un modo de alta resolución llamado tomografía micro-computarizada para visualizar placas individuales en un modelo de cerebro de ratón de enfermedad de Alzheimer. Los resultados no solo revelaron imágenes detalladas de las placas, sino también probaron que la DEI puede ser usada en los cerebros completos para visualizar un rango amplio de estructuras anatómicas sin el uso de un agente de contraste.

Las imágenes son similares a aquellas producidas con resonancia magnética (RM) de alta resolución, con el potencial de ser mejores que la imágenes RM en resolución, de acuerdo con el Dr. Connor. "El contraste y la resolución que logramos en comparación con otros tipos de imagenología realmente es maravillosa”, dijo. "Cuando se usa la DEI, todo se ilumina”,

La dosis de radiación usada para este estudio es demasiado alta para la visualización segura de las placas Aß individuales en humanos—la meta final—pero los resultados les suministran a los investigadores entendimientos prometedores. "Ahora que sabemos que podemos realmente ver esas placas, la esperanza es desarrollar una modalidad de imagenología que funcionará en humanos vivos”, dijo el Dr. Connor. "Ahora también hemos demostrado que podemos ver esas placas en un cerebro completo, lo que significa que podemos producir imágenes de un animal vivo y aprender cómo crecen esas placas”.

Para hacer una imagen realzada por difracción, los rayos X, del synchrotron, son sintonizados primero a una longitud de onda antes de ser dirigidos a una estructura anatómica o corte. Como el rayo monocromático (longitud de onda única) pasa a través del tejido, los rayos X se dispersan y refractan, o se curvan, en ángulos diferentes dependiendo de las características del tejido. La dispersión sutil y la refracción son detectadas por lo que es llamado un cristal analizador, que se difracta (altera la intensidad) de los rayos X en cantidades diferentes de acuerdo con sus ángulos de dispersión.

El rayo difractado es pasado a una placa radiográfica o registrador digital, que documenta las diferencias en la intensidad para mostrar los detalles estructurales interiores.

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Brookhaven National Laboratory