Un sensor novedoso de resonancia magnética rastrea los procesos de señalización en el cerebro

De acuerdo con un estudio nuevo, un agente de contraste novedoso para la resonancia magnética (RM) basado en manganeso puede obtener imágenes de iones de calcio intracelulares en el interior del cerebro.

Desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA), el agente de contraste paramagnético a base de manganeso (ManICS1-AM) fue diseñado para permear las células y someterse a la escisión de la esterasa. El complejo de agente de contraste también contiene un quelante de unión al calcio. Una vez dentro de la célula, si los niveles de calcio son bajos, el quelante de calcio se une débilmente al átomo de manganeso, protegiéndolo de la detección mediante resonancia magnética. Pero cuando el calcio fluye hacia la célula, el quelante se une al calcio, liberando el manganeso, lo que hace que el ManICS1-AM se vea más brillante en una imagen de RM.

Los investigadores también probaron el ManICS1-AM en ratas inyectándolo en el cuerpo estriado, una región profunda del cerebro que participa en la planificación del movimiento y en el aprendizaje de nuevos comportamientos. Luego utilizaron iones de potasio para estimular la actividad eléctrica en las neuronas del cuerpo estriado, y pudieron medir la respuesta de calcio en pequeños grupos de neuronas involucradas en comportamientos o acciones específicas. El nuevo método puede ofrecer información mucho más precisa sobre la ubicación y el momento de la actividad de las neuronas que la RM funcional tradicional (fRM), que mide el flujo de sangre en el cerebro. El estudio fue publicado en la edición del 22 de febrero de 2019 de la revista Nature Communications.

“Cuando las neuronas u otras células cerebrales llamadas glía son estimuladas, a menudo experimentan aumentos de más de diez veces en la concentración de calcio; nuestro sensor puede detectar esos cambios”, dijo el autor principal, el profesor Alan Jasanoff, PhD. “Además, esta técnica se podría usar para obtener imágenes del calcio, ya que realiza muchas otras funciones, como facilitar la activación de las células inmunes. Con modificaciones adicionales, también se podría usar algún día para realizar imágenes de diagnóstico del cerebro u otros órganos cuyas funciones dependen del calcio, como el corazón”.

Los iones de calcio son esenciales para señalizar la transducción en prácticamente todas las células, donde coordinan procesos que van desde la embriogénesis hasta la función neural y la comunicación. Aunque las sondas ópticas para detectar imágenes de calcio intracelular han estado disponibles durante décadas, el desarrollo de sondas para la detección no invasiva de la señalización de calcio intracelular en tejidos profundos y organismos intactos se mantiene como un desafío.

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Instituto Tecnológico de Massachusetts