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Mini Microscopio es el nuevo GoPro para estudios de enfermedades cerebrales en ratones
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Trabajando con ratones, un equipo de investigadores de la Johns Hopkins Medicine ha desarrollado un mini microscopio portátil relativamente barato que podría mejorar la habilidad de los científicos para visualizar los efectos del cáncer, apoplejía, enfermedad de Alzheimer y otras condiciones en los cerebros de ratones vivos y activos con el tiempo. El dispositivo, que mide menos de 5 centímetros cúbicos, está acoplado a la cabeza de los animales y recoge imágenes en tiempo real de los cerebros activos de ratones que se mueven de forma natural por sus entornos.
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"Esta tecnología nos permite registrar cantidades realmente ricas de datos sobre las funciones subyacentes del cerebro durante la vida útil de un modelo de enfermedad", dice el Dr. Arvind Pathak, profesor asociado de radiología e ingeniería biomédica de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, y miembro del Centro Oncológico Kimmel de Johns Hopkins.
Un informe sobre el desarrollo del mini microscopio fue publicado el 9 de enero en Nature Communications.
Los microscopios tradicionales usados en los estudios de imagenología cerebral son grandes microscopios estacionarios que pueden ser prohibitivamente caros y pueden costar decenas de miles de dólares, dicen los investigadores, limitando el número de laboratorios capaces de tomar imágenes durante largos períodos de tiempo.
Además, la naturaleza voluminosa de los microscopios de mesa requiere que los animales de laboratorio estén completamente quietos para la obtención de imágenes. Esto a menudo requiere que los animales sean anestesiados repetidamente para obtener imágenes claras. Los cerebros anestesiados sufren cambios que no están relacionados con la enfermedad, lo que puede enturbiar las aguas entre los resultados reales y la respuesta del cerebro al fármaco anestésico.
El nuevo microscopio, que funciona como una mini cámara de acción GoPro, es capaz de capturar imágenes en tiempo real y es totalmente portátil. Esto elimina la necesidad de anestesiar a los animales para obtener imágenes, permitiendo a los investigadores observar los cambios de la enfermedad en un estado más natural y relacionar dichos cambios con el comportamiento del animal.
En contraste con otros mini microscopios, el nuevo microscopio ofrece a los investigadores tres opciones de imagenología para observar los cambios en el cerebro del ratón a medida que una enfermedad progresa con el tiempo: imagenología de fluorescencia para observar las neuronas disparando o rastreando las células marcadas fluorescentemente; la llamada imagenología de señal óptica intrínseca para observar los cambios en la estructura de los vasos sanguíneos a lo largo del curso de una enfermedad; y la imagenología de contraste de moteado láser para seguir los cambios en el flujo sanguíneo a medida que progresa una enfermedad.
Pathak y su equipo construyeron el dispositivo prototipo utilizando componentes en miniatura disponibles en el mercado, como luces LED, lentes de microscopio, sensores de imagen y componentes impresos en 3D hechos a medida. La carcasa, que sujeta el microscopio a la cabeza de un ratón, está totalmente impresa en 3D y es reutilizable. Toda la configuración, dice el autor principal Janaka Senarathna, luego se conecta a una computadora portátil donde los investigadores pueden recolectar y analizar las imágenes.
En un experimento de prueba de concepto diseñado para seguir el curso de un tumor cerebral, el equipo de investigación inyectó en el cerebro de los ratones células cancerosas del cerebro humano diseñadas genéticamente para que brillaran y pudieran ser vistas con el microscopio. Luego montaron el microscopio en la cabeza del ratón y tomaron imágenes continuamente de los ratones durante 16 días.
En las imágenes reunidas durante este tiempo, los investigadores pudieron ver nuevos vasos sanguíneos crecer junto al tumor a medida que el cáncer progresaba. Los investigadores pudieron entonces medir los cambios en el flujo sanguíneo durante la remodelación dinámica de estos vasos sanguíneos.
"Monitoreamos con éxito estos cambios microscópicos a diario, lo que nos permitió observar aspectos de la enfermedad con notable detalle", dice Pathak.
Un aspecto notable, dijo Pathak, es que este microscopio podría ser una herramienta poderosa para visualizar el efecto de nuevos medicamentos para tales enfermedades.
"Este es sólo un ejemplo de la utilidad de esta tecnología, que algún día podría tener un impacto en la mejor manera de evaluar la respuesta a los tratamientos", dice Pathak.
Los investigadores, que están trabajando con Johns Hopkins Technology Ventures para hacer girar esta tecnología, dicen que una versión comercial podría costar aproximadamente 10 veces menos que los modelos disponibles actualmente, y planean refinar el dispositivo para capturar imágenes más claras y monitorear funciones cerebrales adicionales.
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