Los ingenieros biomédicos de Duke esperan que un nuevo dispositivo pueda detectar el biomarcador de Alzheimer
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DURHAM – Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han ideado un nuevo dispositivo de imágenes capaz de medir tanto el grosor como la textura de las distintas capas de la retina en la parte posterior del ojo. El avance podría utilizarse para detectar un biomarcador de la enfermedad de Alzheimer, ofreciendo potencialmente un sistema de alerta temprana generalizado para la enfermedad.
Los resultados aparecen en línea en la revista Scientific Reports.
"Investigaciones anteriores han observado un adelgazamiento de la retina en pacientes con Alzheimer, pero al agregar una técnica de dispersión de luz a la medición, descubrimos que la capa de fibras nerviosas de la retina también es más rugosa y desordenada", dijo Adam Wax, profesor de ingeniería biomédica en Duke. "Nuestra esperanza es que podamos utilizar esta información para crear un dispositivo de detección fácil y económico que no sólo esté disponible en el consultorio de su médico, sino también en lugares como su farmacia local".
Actualmente, el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer sólo se realiza después de que un paciente comienza a mostrar síntomas de deterioro cognitivo. Incluso entonces, la única manera de determinar definitivamente que la causa fue el Alzheimer es mediante costosas resonancias magnéticas y PET o mediante una autopsia. Pero si se puede detener el progreso de la enfermedad mediante intervenciones tempranas, como medicamentos y ejercicio mental, los pacientes pueden tener una calidad de vida mucho mejor. Por eso los investigadores buscan biomarcadores que puedan utilizarse como señales de alerta temprana de la enfermedad.
Uno de esos posibles biomarcadores proviene de la retina, que es literalmente una extensión del cerebro y parte del sistema nervioso central. Investigaciones anteriores han demostrado que el Alzheimer puede provocar cambios estructurales en la retina, sobre todo un adelgazamiento de las capas internas de la retina.
"La retina puede proporcionar un fácil acceso al cerebro y su adelgazamiento puede ser indicativo de una disminución en la cantidad de tejido neural, lo que puede significar que hay Alzheimer", dijo Wax.
Sin embargo, otras enfermedades como el glaucoma y la enfermedad de Parkinson también pueden provocar un adelgazamiento de la retina. Los resultados inconsistentes de las pruebas también pueden deberse a diferencias entre las máquinas utilizadas con mayor frecuencia para este tipo de mediciones, los dispositivos de tomografía de coherencia óptica (OCT) y cómo los usan los investigadores.
En el nuevo artículo, Wax y su estudiante de posgrado Ge Song muestran que la capa superior de neuronas en la retina de un modelo de ratón con enfermedad de Alzheimer exhibe un cambio en su textura estructural. Combinada con datos sobre los cambios en el espesor de esta capa, la nueva medición podría resultar un biomarcador del Alzheimer más fácilmente accesible.
"Nuestro nuevo enfoque puede medir la rugosidad o textura de la capa de fibras nerviosas de la retina interna", dijo Song. "Puede proporcionar una forma rápida y directa de medir los cambios estructurales causados por el Alzheimer, que tiene un gran potencial como biomarcador de la enfermedad".
La OCT es el análogo óptico de la ecografía. Funciona enviando ondas de luz a los tejidos y midiendo cuánto tardan en regresar. Si bien es una técnica de imágenes extremadamente útil que se usa comúnmente para realizar una amplia gama de diagnósticos, tiene limitaciones.
Para recopilar más datos, Wax y Song agregaron una medición llamada interferometría de baja coherencia resuelta en ángulo (a/LCI), que utiliza los ángulos de la luz dispersada para recopilar más información sobre la estructura del tejido. Al combinar las dos mediciones, los investigadores pueden extraer información estructural y de espesor de cada capa de la retina.
"Las mediciones de a/LCI complementan las mediciones de espesor para mejorar la utilidad potencial de más biomarcadores cuantitativos para el Alzheimer", dijo Song. “No se puede obtener información estructural y de textura de la retina solo con OCT. Necesita ambas modalidades de imágenes. Esa es la innovación clave”.
Los investigadores ahora están trabajando para incorporar esta capacidad adicional en un sistema OCT de bajo costo que Wax está desarrollando a través de una empresa derivada llamada Lumedica. Mientras que las máquinas OCT tradicionales pesan más de 60 libras, ocupan un escritorio completo y cuestan entre $50,000 y $120,000, el diseño de Wax pesa cuatro libras, es aproximadamente del tamaño de una lonchera y, según espera Wax, se venderá por menos de $15,000.
La clave del diseño de Wax es una pieza impresa en 3D que utiliza la simetría para compensar las inconsistencias mecánicas que pueden surgir en los dispositivos OCT tradicionales debido a cosas tan pequeñas como un cambio sutil de temperatura. Song también ha estado trabajando en un prisma rotacional impreso en 3D, que permite al a/LCI escanear toda la retina.
"Estamos entusiasmados porque esta investigación muestra una nueva forma de utilizar tecnologías OCT de bajo costo más allá de la simple detección de enfermedades tradicionales de la retina", dijo Wax. "Si podemos utilizar estos dispositivos como una ventana a los primeros signos de enfermedades neurodegenerativas, tal vez podamos ayudar a las personas a iniciar un programa de tratamiento de intervención temprana antes de que sea demasiado tarde".
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (R21AG056245, P30EY005722).
CITA: “Imágenes coherentes multimodales de biomarcadores retinianos de la enfermedad de Alzheimer en un modelo de ratón”, Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . Informes científicos, 13 de mayo de 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-64827-2.
Fuente del artículo original: WRAL TechWire