Resonancia magnética en el estudio del sistema nervioso central

Lineas de Investigación

Caracterización multiparamétrica del microentorno tumoral en modelos animales de glioma mediante imagen y espectrocopía de Resonancia Magnética


 

Esta línea se centra en la caracterización de manera no invasiva las diversas variables que definen la fisiopatología tumoral en modelos animales de tumores astrocitarios, y emplear los conocimientos obtenidos para diagnosticar y pronosticar mejor las patologías observadas en humanos. En general, se busca el desarrollo de un nuevo abordaje multiparamétrico que combine diversos métodos de imagen (MRI) y espectroscopía (MRS) por Resonancia Magnética, validando los resultados con el diagnóstico histológico y el patrón genómico de los tumores. Más concretamente, se centra en la caracterización del microentorno tumoral en modelos animales de astrocitoma de bajo y alto grado mediante imagen y espectroscopía por Resonancia Magnética. Se investigan diversos aspectos funcionales como la vascularización, permeabilidad capilar, pH extracelular (pHe), y perfil metabólico de los tumores. Los resultados obtenidos se correlacionarán de manera multiparamétrica con la expresión de genes relacionados con la hipoxia (HIF1), la vascularización (VGEF, VGEFR, etc..), el metabolismo de monocarboxilatos y glucosa (SLC12, SLC16, etc…) y la expresión de genes de transformación tumoral (TP53, PTEN, etc…) en gliomas. El estudio se completará fianalmente con una análisis discrimínate lineal estadístico de todas las variables estudiadas que permitirá seleccionar, de manera jerárquica, las variables que mejor discriminan entre gliomas de alto y bajo grado, mejorando sensiblemente la capacidad diagnóstica y pronóstica de los procedimientos de Resonancia Magnética (RM) empleados actualmente en la clínica.


Desarrollo y validación de nuevos indicadores no invasivos de tensión de oxígeno por Resonancia Magnética


 

Debido a un desequilibrio entre el consumo y aporte de oxígeno, los procesos neoplásicos frecuentemente muestran zonas hipóxicas heterogéneamente distribuidas en la masa tumoral. Diversos estudios han hallado una relación directa entre hipoxia y una mayor agresividad tumoral, resistencia frente a diversos tratamientos y un peor pronóstico en los pacientes con cáncer. En la actualidad existen diversos métodos de medida de hipoxia in vivo, pero ninguno de ellos cumple los requisitos deseados para su aplicación rutinaria en clínica. En este sentido, la Resonancia Magnética (RM), debido a sus especiales características, se muestra como una interesante alternativa para la medida del nivel de oxigenación tumoral. En esta línea desarrollamos una nueva generación de agentes de contraste derivados del anillo de nitroimidazol para llevar a cabo la medida de la presión parcial de oxigeno con potencial utilidad en el diagnóstico y pronóstico no invasivo mediante RM.


Imagen por Resonancia Magnética de la perfusión y difusión anisotrópica


 

Las alteraciones en la competencia microvascular subyacen a las patologías del Sistema Nervioso Central más mórbidas y prevalentes en los países desarrollados incluyendo el cáncer, los episodios isquémicos y las enfermedades neurodegenerativas. Los procedimientos existentes actualmente para evaluar la perfusión microvascular no alcanzan una resolución espacial suficiente, ni permiten detectar la dirección preferencial del flujo, limitando sus aplicaciones a lesiones suficientemente grandes y a una única dirección espacial. En este línea desarrollamos nuevos métodos de imagen por Resonancia Magnética (RM) para investigar la perfusión y la difusión en el cerebro normal y en modelos murinos de patologías cerebrales con significativamente mejor resolución y codificación tridimensional. Evaluaremos nuevas generaciones de nanoestructuras paramagnéticas anisotrópicas capaces de revelar la dirección de la difusión y del flujo microvascular, poniendo en funcionamiento técnicas avanzadas de imagen RM que resuelvan los tensores de difusión y perfusión en modelos animales del cerebro normal y enfermo. Con esta finalidad, colaboramos con el grupo de la Prof. Paloma Ballesteros (UNED, Madrid) con una consolidada experiecia en investigación sobre agentes de contraste para RM, que proporcionará las nanoestructuras. El laboratorio de la UNED preparará y caracterizará suspensiones estables de nanotubos de carbono de pared sencilla (SWNTs), mediante oxidación de nanohilos más largos, funcionarizándolos con ligandos de Gd(III)DOTA en los extremos o de Gd(III)DOTA-pireno en los laterales. Nuestro laboratorio ha demostrado que los nanotubos resultantes se alinean con el campo magnético B0 induciendo difusión y relajatividad anisotrópica del agua circundante. Caracterizaremos los determinantes moleculares de la relajatividad anisotrópica, determinando los tiempos de correlación rotacional en las direcciones paralela y perpendicular al campo magnético, empleando principalmente 13C HR MAS y la metodología de Lipari-Szabo. También implementaremos la técnica de imagen del Intravoxel Incoherent Motion (IVIM), un abordaje basado en medidas del Coeficiente de Difusión Translacional a valores bajos de b, que permite la determinación de la magnitud y dirección del flujo microvascular. Estos resultados permitirán desarrollar el procedimiento de imagen del tensor de perfusión empleando IVIM. Aplicaremos esta metodología para obtener imágenes del flujo microvascular en el cerebro normal así como del flujo neoangiogénico en modelos murinos de glioma C6 y el flujo alterado en modelos animales de isquemia cerebral. Finalmente, los resultados obtenidos con IVIM se correlacionarán con medidas previas del tensor de difusión DTI y con medidas 1H-MRSI del pHe y pO2 del cerebro, para determinar la relación entre la perfusión microvascular y las variables que definen el microentorno del tejido lesionado.



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