Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem, el Centro Médico Sourasky de Tel Aviv y el Centro Médico Shaare Zedek, han desarrollado una nueva tecnología de resonancia magnética que evalúa de forma no invasiva los niveles de hierro en el cerebro humano, arrojando luz sobre su papel crítico en la función cerebral, el envejecimiento y enfermedades como el cáncer y los trastornos neurodegenerativos. Este enfoque innovador, basado en la resonancia magnética cuantitativa, distingue entre tejido cerebral sano y patológico sin agentes de contraste y proporciona información sobre los trastornos relacionados con el hierro, ofreciendo un avance significativo en neurociencia y atención médica.
El equipo de investigación dirigido por Shir Filo y el Prof. Aviv Mezer de la Universidad Hebrea de Jerusalem, y el Dr. Tal Shahar actualmente, Director de la Unidad de Oncología Neuroquirúrgica en el Departamento de Neurocirugía, Centro Médico Sourasky de Tel Aviv, han presentado una innovadora tecnología de resonancia magnética (MRI) que promete revolucionar nuestra comprensión de la homeostasis del hierro en el cerebro humano.
Su investigación demuestra la capacidad de evaluar de forma no invasiva diferentes entornos moleculares de hierro dentro del cerebro, arrojando luz sobre su papel vital en la función cerebral normal, el envejecimiento, las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer.
Las imágenes de resonancia magnética tradicionales proporcionan imágenes cualitativas que requieren una interpretación subjetiva por parte de los profesionales médicos. En contraste, la resonancia magnética cuantitativa busca replicar la precisión de evaluar la temperatura corporal con precisión cuando se está enfermo, yendo más allá de las observaciones cualitativas como “demasiado caliente” o “demasiado frío”.
Lograr esto implica modelos físicos intrincados que amalgaman múltiples exploraciones de resonancia magnética para extraer una amplia gama de mediciones.
Estas mediciones de resonancia magnética se aprovechan para descubrir información biológica valiosa, similar a la capacidad de un análisis de sangre para revelar la composición de nuestra sangre, que abarca proteínas, grasas e irregularidades potenciales.
Un aspecto crítico de la función cerebral es mantener el equilibrio, u homeostasis, del hierro, crucial para la salud en general. Los desequilibrios en los niveles de hierro en el cerebro tienen implicaciones para diversas afecciones, incluidas las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer. Hasta hace poco, la evaluación no invasiva del entorno molecular de hierro dentro del cerebro humano vivo planteaba un desafío significativo.
El equipo de investigación de la Universidad Hebrea de Jerusalem, el Centro Médico Sourasky de Tel Aviv y el Centro Médico Shaare Zedek, presenta un nuevo enfoque de resonancia magnética basado en el resonancia magnética cuantitativa, que puede detectar con sensibilidad cambios en la homeostasis del hierro cerebral.
En sus experimentos in vitro, esta tecnología de resonancia magnética reveló distintas propiedades paramagnéticas de compuestos clave de hierro, incluyendo ferritina, transferrina y hierro ferroso.
El verdadero avance se produjo con imágenes de resonancia magnética in vivo de pacientes con tumores cerebrales, operados en el Departamento de Neurocirugía del Centro Médico Shaare Zedek, donde la tecnología también se validó contra la cuantificación ex vivo de compuestos de hierro de los tumores resecado.
Estos análisis de transcriptómica y proteómica ex vivo se realizaron en el laboratorio de la Dra. Naomi Habib en la Universidad Hebrea y en el laboratorio de Neurooncología Molecular en el Centro Médico Shaare Zedek, dirigido en el momento del estudio por el Dr. Tal Shahar.
Este innovador enfoque de resonancia magnética demuestra sensibilidad a los cambios en la capacidad de movilización de hierro en diferentes regiones del cerebro y durante el envejecimiento cerebral. Ofrece información sobre los cambios en la homeostasis del hierro y la expresión génica relacionada con el hierro en tejidos patológicos. En particular, puede diferenciar entre tejido tumoral y tejido no patológico sin la necesidad de inyección de agentes de contraste tóxicos.
Shir Filo, explicó: “Nuestra tecnología abre nuevas posibilidades para comprender el papel del hierro en el cáncer, el envejecimiento normal y las enfermedades neurodegenerativas. Permite la investigación no invasiva y el diagnóstico de la homeostasis del hierro en el cerebro humano vivo, ofreciendo un potencial cambio de juego para la atención médica y la neurociencia”.
El Prof. Aviv Mezer enfatizó: “La fuerza de nuestro equipo radica en la interacción de expertos en diversas disciplinas y especialidades. El Dr. Tal Shahar dirigía el aspecto médico del estudio con pacientes con meningioma y los estudios proteómicos. La Dra. Rona Shahrabani jugó un papel decisivo en la realización de experimentos con proteínas de hierro, mientras que el Dr. Nevo Margalit, Presidente del Departamento de Neurocirugía del Centro Médico Shaarei Zedek hizo contribuciones sustanciales a través de su participación en una parte significativa de las cirugías y el reclutamiento de pacientes. Además, el Dr. Eli Ben David, radiólogo del Centro Médico Shaarei Zedek, desempeñó un papel indispensable en la habilitación de las imágenes por resonancia magnética y la Dra. Naomi Habib aportó el valioso conocimiento en la expresión génica. Su experiencia colectiva y verdaderamente interdisciplinaria y su dedicación inquebrantable mejoraron significativamente el éxito de este estudio innovador”.
En resumen, la cuantificación de MRI de la Universidad Hebrea de Jerusalem representa un avance innovador en nuestra capacidad para evaluar la homeostasis del hierro en el cerebro humano. Muestra una capacidad prometedora para distinguir entre tejido cerebral patológico y sano sin el uso de agentes de contraste tóxicos y ofrece información sobre los estados moleculares de hierro inaccesibles para las técnicas convencionales de resonancia magnética.
La sensibilidad de la tecnología a los entornos de hierro in vitro, in vivo y ex vivo valida su potencial para mejorar nuestra comprensión de los trastornos relacionados con el hierro y abre nuevas vías para la investigación y el diagnóstico en el cerebro humano vivo.
El estudio, titulado “Non-invasive assessment of normal and impaired iron homeostasis in the brain”, fue publicado en Nature Communications.
Equipo de investigación:
Shir Filo, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Rona Shaharabani, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Daniel Bar Hanin, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Miriam Adam, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Eliel Ben-David, Departamento de Radiología, Centro Médico Shaare Zedek, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Hanan Schoffman, Laboratorio de Neuro-Oncología Molecular, Centro Médico Shaare Zedek, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Nevo Margalit, Centro Médico Shaare Zedek, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Naomi Habib, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Tal Shahar, Laboratorio de Neuro-Oncología Molecular y Departamento de Neurocirugía Centro Médico Shaare Zedek, Facultad de Medicina, Universidad Hebrea de Jerusalem, y Departamento de Neurocirugía, Centro Médico Sourasky de Tel Aviv, Afiliado a la Facultad de Medicina Sackler, Universidad de Tel Aviv.
Aviv Mezer, Centro Edmond y Lily Safra para las Ciencias del Cerebro, Universidad Hebrea de Jerusalem.
