Seguimiento de MRI de los genes para ofrecer ideas sobre la memoria y el aprendizaje

Los médicos normalmente usan la MRI para observar el interior del cuerpo y examinar los órganos y tejidos, por ejemplo, para encontrar tumores y otras anomalías. Ahora, los ingenieros biológicos en los EE. UU. Quieren adaptar la tecnología de escaneo para trabajar en una escala mucho más pequeña.

Quieren utilizar la resonancia magnética (IRM) como herramienta de "imágenes moleculares" para ver los genes que funcionan en los cerebros vivos y descubrir qué efecto tienen en los procesos cognitivos, como la memoria y el aprendizaje.

El equipo que trabaja en esto está en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Su líder, Alan Jasanoff, profesor asociado de ingeniería biológica, dice:

"El sueño de las imágenes moleculares es proporcionar información sobre la biología de los organismos intactos, a nivel de molécula. El objetivo es no tener que cortar el cerebro, sino ver las cosas que están sucediendo dentro".

La MRI usa campos magnéticos y ondas de radio para interactuar con protones en el cuerpo. Esta interacción produce imágenes detalladas del interior del cuerpo.

La resonancia magnética funcional permite a los neurocientíficos ver qué partes del cerebro están activas durante varias tareas al "ver" hacia dónde fluye la sangre. Al explorar otros órganos, los médicos algunas veces usan "agentes de contraste" magnéticos para que el tejido que están investigando se destaque más claramente.

Lo que el equipo del MIT ha hecho es desarrollar un "gen reportero" artificial que se enciende y apaga para señalar ciertos eventos en el cuerpo, más bien como la luz indicadora que parpadea en el tablero de un automóvil.

Nueva resonancia magnética para rastrear el gen reportero a nivel molecular

La idea es obtener una imagen del gen reportero con tecnología de MRI a nivel molecular.

En un estudio reportado en la revista Biología Química, los investigadores describen cómo el gen informador codifica una enzima que interactúa con un agente de contraste magnético inyectado en el cerebro. Entonces, cuando el gen se enciende, produce la enzima, que interactúa con el agente de contraste de tal forma que la IRM puede verla, y así los investigadores pueden rastrear dónde y cuándo se activa el gen en el cerebro.

En el caso de este estudio en particular, el equipo utilizó un agente de contraste llamado porfirina de manganeso. Y el gen reportero desarrolló códigos para una enzima genéticamente modificada llamada SEAP que cambia la carga eléctrica en el agente de contraste.

El equipo del MIT ideó el agente de contraste por lo que podría ser soluble en agua y eliminarse fácilmente del cuerpo. Por sí solo, es difícil hacer un seguimiento con MRI, pero cuando se encuentra con SEAP, la enzima corta moléculas de fosfato de la porfirina de manganeso, lo que hace que se vuelva insoluble. El agente se acumula gradualmente en el tejido cerebral y se vuelve visible con MRI.

Investigadores planean investigar 'genes inmediatos tempranos' en plasticidad cerebral

El propósito de este estudio fue mostrar que el gen SEAP podría incorporarse con éxito en las células cerebrales.

En futuros estudios, el equipo espera diseñar el gen SEAP para que solo esté activo y, por lo tanto, genere la enzima, cuando se encienda un gen particular que los investigadores quieran estudiar.

Los primeros genes que quieren investigar con este método serán lo que el equipo denomina "genes inmediatos tempranos", que son importantes para la plasticidad cerebral: el fortalecimiento y el debilitamiento de los enlaces entre las neuronas, que constituye la base del aprendizaje y la memoria.

El Prof. Jasanoff, que también es miembro asociado del McGovern Institute for Brain Research del MIT, dice:

"Como las personas que están interesadas en el funcionamiento del cerebro, las principales preguntas que queremos abordar son sobre cómo la función del cerebro cambia los patrones de expresión de genes en el cerebro".

Assaf Gilad, profesor asistente de radiología en la Universidad Johns Hopkins que no participó en el estudio, dice:

"Este tipo de reporteros genéticamente modificados tienen el potencial de revolucionar nuestra comprensión de muchos procesos biológicos".

La Fundación Raymond y Beverly Sackler, los Institutos Nacionales de Salud y una subvención del Fondo de Semillas MIT-Alemania ayudaron a financiar el estudio.

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