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La UCLM y la Universidad de Pensilvania colaboran en el diagnóstico temprano del Alzheimer

Participantes en la investigación conjunta entre la Universidad de Castilla La Mancha y la Universidad de Pensilvania.

La Universidad de Castilla-La Mancha a través del Laboratorio de Neuroanatomía Humana de la Facultad de Medicina de Albacete, y la Universidad de Pensilvania, en Filadelfia (EEUU) están llevando a cabo un proyecto pionero en el mundo, centrado en el estudio de la manifestación de la patología de la enfermedad de Alzheimer, que se localiza preferentemente en etapas tempranas, en una determinada región del cerebro denominada hipocampo, el cual está situado en lo que se conoce como lóbulo temporal medial. Esta región interviene de modo decisivo en la memoria autobiográfica y la memoria espacial, funciones que es conocido se pierden o deterioran en la enfermedad de Alzheimer. El título del proyecto es “Cambios específicos del lóbulo temporal medial en la enfermedad de Alzheimer: Determinación de nuevos biomarcadores mediante la Neuroimagenin vivo/ex vivo”.

El proyecto, financiado por los Institutos Nacionales de la Salud de Estados Unidos tiene una dotación de 772.049 dólares americanos, dentro de una financiación global de más de 5 millones de dólares concedida a su Investigador Principal, Paul A. Yushkevich. Además, está apoyado además por líderes mundiales del estudio de la Neuroimagen de todo el mundo: Francia, Alemania, Reino Unido, además de distintas Universidades de Estados Unidos: Massachusetts, San Francisco, Columbia, Nashville, Stanford, Irvine y Davis.

En este proyecto se combina la capacidad y experiencia del Laboratorio de Neuroanatomía Humana dirigido por el profesor y catedrático de Anatomía, Ricardo Insausti, con el desarrollo tecnológico y computacional del Departamento de Radiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania, en la que desarrolla su investigación el Prof. Yushkevich.

En efecto, la línea de investigación del Laboratorio de Neuroanatomía Humana es el estudio de una parte del cerebro (el hipocampo incluido en el lóbulo temporal medial), muy sensible a los daños que ocasiona la enfermedad de Alzheimer, línea que lleva desarrollando el doctor Insausti desde hace más de 30 años, y que hace de Albacete un referente mundial en esta región cerebral.

Por otra parte, el laboratorio del profesor Yushkevich (Laboratorio de Ciencias de la Computación de Imágenes de la Universidad de Pensilvania, Penn Image Computing and Science Laboratory) es uno de los más reputados mundialmente en cuanto al tratamiento informático de las imágenes médicas, y en particular del lóbulo temporal medial. Yushkevich ha desarrollado software específico para el estudio de los cambios que se producen en el cerebro de los pacientes con enfermedad de Alzheimer mediante el análisis de las Resonancias Magnéticas que se toman de estos pacientes.

El trabajo de la UCLM consiste en la obtención y procesamiento histológico de casos provenientes de donaciones (Programa de Donación de Cuerpo y Cerebro de la Universidad de Castilla-La Mancha), tratados de manera que los cerebros quedan con la forma perfecta del cráneo según un método desarrollado por el doctor Insausti, y que lleva a cabo juntamente con el equipo investigador formado por los doctores Arroyo Jiménez, Marcos Rabal y Artacho Pérula, con la colaboración del personal técnico formado por Isidro Medina Lorenzo en la parte técnica de la extracción  de cerebro de las donaciones, Mercedes Íñiguez de Onzoño y Franciso Molina como técnicos de laboratorio.

Una vez se procede a la disección del lóbulo temporal, se envía a la Universidad de Pensilvania, en donde son sometidos a un examen radiológico de Resonancia Magnética con un campo magnético de 9’4 Tesla, potencia 3 veces mayor que el de más intensidad que existe en Castilla La Mancha, asequible a muy pocos centros en el mundo.

El estudio ha comenzado a recoger los primeros cerebros de una serie total de 80 casos a elaborar en los 5 años de la duración del proyecto. Una vez obtenidas las imágenes de Resonancia Magnética en la Universidad de Pensilvania de los cerebros de las personas donantes, éstos son remitidos nuevamente a Albacete, donde son examinados y procesados histológicamente (como el panel A de la figura) para determinar exactamente la localización espacial del daño cerebral,así como su cuantificación (grado de la enfermedad de Alzheimer). El procesamiento conlleva el seccionamiento en rodajas de 50 milésimas de milímetro de la totalidad del lóbulo temporal con el hipocampo, requiriendo cientos de secciones por cada caso, y tomando una fotografía de cada corte. Este método intensivo se requiere para la reconstrucción espacial de cada caso en particular, y analizando la presencia o ausencia de patología. La serie de cerebros es complementada con casos de la propia Universidad de Pensilvania.

En este paso de la metodología es indispensable mantener el plano de sección para poder registrar conjuntamente (co-registro) las imágenes de Resonancia Magnética y las imágenes histológicas con los campos “segmentados” directamente en las preparaciones histológicas, para hacer una reconstrucción 3D de cada caso. Para ello se hace una impresión 3D de cada cerebro y sus peculiaridades.

El verdadero avance del proyecto viene dado por la combinación de una técnica anatómica de procesamiento exhaustivo de las muestras de cerebro humano, al alcance de pocos laboratorios, y la tecnología de alta resolución, de imágenes radiológicas, restringida a unos pocos laboratorios en el mundo, con el análisis postmortem del hipocampo del lóbulo temporal medial del cerebro, si está dañada o no, y del grado de daño que muestra. La combinación de la aportación de Albacete en el aspecto neuroanatómico, y de Filadelfia en el aspecto tecnológico-computacional, posibilitan la fusión de las imágenes de cada uno de los laboratorios técnicas dando la máxima resolución de la patología de la enfermedad de Alzheimer en cada uno de sus grados, de leve a severa.

Lógicamente, el propósito último del estudio es la aplicación al diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer, y para ello, el proyecto comprende la aplicación de la herramienta informática que se genere a una serie de casos (3.000) de la base de datos más extensa y mejor caracterizada (ADNI). Ésta será una prueba de concepto en la que se validará esta nueva herramienta como paso previo a la utilización en la clínica.

Una vez conseguida esta herramienta que se basa en la combinación de los procesamientos de ambos laboratorios, en cada caso en particular, se aplicará para “segmentar” el hipocampo del lóbulo temporal medial, y en función de su deformación, atrofia, etc. poder determinar si la persona tiene o va a desarrollar un cuadro de enfermedad de Alzheimer, y en qué grado.

Este conocimiento permitirá valorar el tratamiento óptimo para cada caso y circunstancia, así como separar aquellos pacientescon demencia, pero que cuyas características clínicas no son propiamente las de una enfermedad de Alzheimer (hay más de 30 tipos de demencias), y que pueden beneficiarse de otro tratamiento más adecuado.

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