Группа исследователей из Испанского национального центра исследования рака (CNIO) и Испанского национального исследовательского совета (CSIC) представила новую экспериментальную технику для мониторинга молекулярных изменений в мозге, вызванных раком и другими неврологическими патологиями. Метод, получивший название «молекулярный фонарик», позволяет проводить исследования на животных моделях с высокой точностью и без необходимости предварительного изменения тканей. Исследование опубликовано в журнале Nature Methods.
Испанские ученые разработали неинвазивный метод мониторинга молекулярных изменений в мозге
Мануэль Вальенте, научный сотрудник группы метастазирования головного мозга CNIO, и Лисет Менендес де ла Прида, научный сотрудник лаборатории нейрональных цепей Института Кахаля CSIC, возглавили проект. Их команды внесли значительный вклад в разработку и тестирование новой технологии.
Метод молекулярного фонарика
Молекулярный фонарик представляет собой ультратонкий зонд диаметром менее 1 мм с наконечником шириной всего один микрон. Он вводится глубоко в мозг без повреждения тканей, что делает его идеальным инструментом для исследований на животных моделях.
Мануэль Вальенте отметил: «Мы можем увидеть любые молекулярные изменения в мозге, вызванные патологией или травмой. Эта технология позволяет нам изучать мозг в его естественном состоянии без необходимости предварительного изменения».
Преимущества нового метода
Основное преимущество молекулярного фонарика заключается в его способности анализировать молекулярные изменения без необходимости генетической модификации тканей. Это позволяет проводить исследования на различных типах структур мозга, а также выявлять диагностические маркеры метастазов в головной мозг с высокой точностью.
Применение в нейрохирургии
Ранее рамановская спектроскопия использовалась в нейрохирургии для оценки остаточных раковых клеток после удаления опухоли. Однако этот метод был более инвазивным и менее точным.
Вальенте добавил: «Мы наблюдали, как фронты опухоли выделяют клетки, которые избегли бы хирургического вмешательства. Теперь мы можем проводить этот анализ минимально инвазивным способом, независимо от того, является ли опухоль поверхностной или глубокой».
Искусственный интеллект для анализа данных
Интеграция молекулярного фонарика с другими методами регистрации активности мозга и расширенным вычислительным анализом с использованием искусственного интеллекта может привести к созданию новых высокоточных диагностических маркеров. Это позволит развивать передовые нейротехнологии для новых биомедицинских приложений.
Лисет Менендес де ла Прида отметила: «Нам удалось идентифицировать разные вибрационные профили в одних и тех же областях мозга, склонных к эпилептическим припадкам, в зависимости от того, были ли они связаны с опухолью или травмой. Это говорит о том, что молекулярные характеристики этих областей затрагиваются по-разному и могут быть использованы для различения между различными патологическими объектами».
Перспективы дальнейших исследований
В настоящее время команда CNIO работает над определением того, может ли информация, предоставленная молекулярным фонариком, дифференцировать различные онкологические образования на основе их мутационных профилей. В то же время, команда Института Кахаля исследует возможности использования технологии для изучения эпилептогенных областей, связанных с черепно-мозговыми травмами.
Этот прорыв в области биомедицинских исследований открывает новые горизонты для диагностики и лечения неврологических заболеваний.
Литература:
Vibrational fiber photometry: label-free and reporter-free minimally invasive Raman spectroscopy deep in the mouse brain, Nature Methods (2024). DOI: 10.1038/s41592-024-02557-3