Nanopartículas para el diagnóstico temprano de Alzheimer mediante resonancia magnética

Sección de cerebro de un ratón transgénico para EA mostrando acumulaciones de placas amiloides (verde) y ferritina (rojo). Barra de escala: 100µm. Fuente: ACS Chem. Neurosci.
UPM | jueves, 12 de julio de 2018

La presencia de depósitos de hierro en el cerebro es una de las características histopatológicas de los pacientes de la enfermedad de Alzheimer. Tomando esto como base, un equipo de investigadores, liderado por Milagros Ramos, del grupo liderado por Elena Hernando en el Centro de Tecnología Biomédica (CTB) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), ha desarrollado un nuevo agente de contraste para imagen de resonancia magnética, basado en nanopartículas magnéticas funcionalizadas, que podría funcionar como biomarcador para el diagnóstico temprano de esta enfermedad. Este resultado puede abrir la vía a nuevas investigaciones para conseguir métodos de diagnóstico temprano y no invasivo de esta enfermedad neurodegenerativa, cosa que hoy en día no es posible.

La enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que afecta aproximadamente 47 millones de pacientes en todo el mundo. En la actualidad, el diagnóstico definitivo de la enfermedad de Alzheimer solo es posible tras la muerte del paciente, cuando se puede determinar la presencia de ovillos y placas amiloides en el parénquima cerebral mediante técnicas histológicas. Las prácticas de diagnóstico actuales incluyen evaluaciones del historial del paciente para detectar cambios en el comportamiento junto con pruebas neuropsiquiátricas y de neuroimagen  que facilitan un diagnóstico probable de enfermedad de Alzheimer A.

A día de hoy, los biomarcadores mejor establecidos para la detección y la monitorización de enfermedad de Alzheimer incluyen: las medidas de péptido beta amiloide y tau en líquido cefalorraquídeo, la imagen de resonancia magnética para evaluar la atrofia del hipocampo y la reducción en la tasa del metabolismo de la glucosa y acumulación de péptido beta amiloide en el cerebro, valorados por tomografía por emisión de positrones (PET) con fluorodesoxiglucosa y compuesto Pittsburgh B, respectivamente. Ninguno de estos métodos, solo o en combinación, proporciona con alta precisión el diagnóstico precoz de la patología, o no son muy adecuados para hacer un seguimiento del curso de la enfermedad por la utilización de radioisótopos. Por lo tanto, actualmente se está investigando intensamente en la búsqueda de biomarcadores que indiquen la presencia de la enfermedad de Alzheimer utilizando métodos no invasivos.

La imagen de resonancia magnética tiene una resolución espacial mayor que el PET y, además, tiene la ventaja de no usar radiotrazadores. Varios grupos de investigación han sido capaces de visualizar las acumulaciones de placas de péptido beta-amiloide en el cerebro de ratones transgénicos para la enfermedad utilizando el contraste endógeno de las placas atribuido a un alto contenido en el hierro asociado a ellas. La presencia de depósitos de hierro en el cerebro de pacientes con enfermedad de Alzheimer es una de las características histopatológicas asociadas con la enfermedad. Sin embargo, la necesidad de que exista una alta concentración de hierro acumulada y los largos tiempos utilizados para la adquisición de las imágenes, hacen imposible la aplicación de esta técnica en pacientes para la detección temprana de la enfermedad. Así, parece necesario conseguir desarrollar agentes de contraste que permitan mayor sensibilidad en la resonancia magnética para la detección de incipientes acumulaciones de hierro asociado a placas amiloides en el cerebro de pacientes con enfermedad de Alzheimer.

Con el objetivo de avanzar en esta búsqueda de biomarcadores no invasivos para la detección temprana de la enfermedad de Alzheimer, Milagros Ramos del CIBER-BBN y el CTB-UPM ha liderado un equipo en el que también han participado investigadores del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (UAM-CSIC), de la Universidad Carlos III, del Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón y del CIBERSAM (M. Desco). En su estudio, han descrito la presencia incrementada de hierro y de la proteína que almacena el hierro -la ferritina- en un área del hipocampo de ratones transgénicos para la enfermedad de Alzheimer. Estas acumulaciones de hierro y ferritina las observan rodeando las placas amiloides características de la enfermedad.

Este hallazgo ha servido para desarrollar un agente de contraste para imagen de resonancia magnética basado en la funcionalización de nanopartículas magnéticas con un anticuerpo que reconoce a la ferritina. De esta forma han demostrado mediante análisis histológicos que el nuevo nanoconjugado se une de forma específica a las acumulaciones de ferritina que se producen en ratones transgénicos para enfermedad de Alzheimer.

Según explica Milagros Ramos, “la acumulación de las nanopartículas funcionalizadas en la zona indicada produce una disminución significativa en ciertos valores obtenidos por resonancia magnética, lo que nos indica que el nuevo agente de contraste desarrollado podría ser de utilidad en un futuro para el diagnóstico temprano no invasivo de la patología mediante resonancia magnética.”

Referencia del artículo

Fernandez, T; Martinez-Serrano, A; Cusso, L; Desco, M; Ramos-Gomez, M. Functionalization and Characterization of Magnetic Nanoparticles for the Detection of Ferritin Accumulation in Alzheimer's Disease. ACS CHEMICAL NEUROSCIENCE, 9 (5) MAY 2018 DOI: 10.1021/acschemneuro.7b00260