La imagen preclínica multimodal acerca la ciencia a la medicina personalizada

La imagen biomédica ha revolucionado la investigación y el diagnóstico en el ámbito de la salud proporcionando herramientas no invasivas para visualizar con gran precisión estructuras internas y procesos fisiológicos y fisiopatológicos en organismos vivos. Dentro de este campo, la imagen preclínica juega un papel crucial en la investigación biomédica básica y aplicada, facilitando la caracterización de patologías y la evaluación temprana de la eficacia y seguridad de nuevos fármacos y terapias. Además, esta modalidad reduce la necesidad de experimentación invasiva, mejorando tanto la calidad de la investigación como el bienestar animal.

Entre estas técnicas, la imagen por resonancia magnética (MRI, por sus siglas en inglés magnetic resonance imaging) se ha consolidado como una de las herramientas más avanzadas y versátiles. Su capacidad para generar imágenes detalladas y de alta resolución de los tejidos blandos, sin el uso de radiación ionizante, la convierte en una técnica no invasiva de gran valor. Por otro lado, la tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés positron emission tomography) destaca por su capacidad para proporcionar información funcional y metabólica en tiempo real, lo que permite visualizar procesos biológicos a nivel molecular.

Instituto de Investigaciones Biomédicas Sols-Morreale (IIBM-CSIC-UAM), centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) cuenta desde el pasado enero con un sistema de imagen híbrido capaz de obtener simultáneamente imágenes por resonancia magnética y tomografía por emisión de positrones (MRI/PET). Este equipo permite adquirir información con muy elevada resolución espacial mediante MRI, mientras que la incorporación del PET, mediante el uso de radiofármacos, posibilita la visualización y cuantificación de procesos biológicos a nivel molecular con una excelente sensibilidad. Este equipo representa la progresión natural del equipamiento monomodal, previamente existente en el IIBM, hacia un enfoque multimodal facilitando el desarrollo de nuevas secuencias y protocolos híbridos MRI/PET.

“Combinar la adquisición híbrida y simultánea de imágenes MRI y PET es una singularidad en la investigación biomédica”, explica Pilar López-Larrubia, directora del IIBM. La también investigadora y coordinadora del grupo Resonancia Magnética Biomédica en el IIBM destaca que el Instituto es uno de los centros pioneros que ofrece esta metodología en España, siendo el único adscrito al CSIC. La nueva tecnología de frontera ha supuesto una inversión total de 1,2 millones de euros financiados por la Unión Europea (NextGenerationEU) y la Agencia Estatal de Investigación (AEI). La directora apunta que este equipo “acelera la transferencia de la ciencia en fase preclínica, es decir, la que se realiza en el laboratorio por los investigadores, a la medicina hospitalaria y será imprescindible para los estudios de nanomedicina orientados a la medicina personalizada, las áreas con mayor proyección para el avance en el diagnóstico y en la obtención de terapias más eficaces”. 

Investigación traslacional: del laboratorio al hospital

En el sótano del IIBM se encuentra el Servicio Científico-Técnico de RMN Biomédica Sebastián Cerdán, certificado por AENOR en el cumplimiento la Norma de Calidad ISO9001. Gracias a su ubicación estratégica, cercana a los hospitales La Paz y Ramón y Cajal, así como a los centros CNIO y CNIC del Instituto de Salud Carlos III y a su su reconocida experiencia científico/técnica en imagen preclínica, este servicio ha sido reconocido en el Registro de la Red de Laboratorios e Infraestructuras Científico-Técnicas de la Comunidad de Madrid (REDLAB), destacándose por la calidad de las actividades que ofrece.

El servicio del IIBM, con la ayuda de sus tres equipos de resonancia magnética, cubre el estudio en una amplia variedad de tejidos y órganos, como el sistema nervioso central, corazón e hígado entre otros. A los dos equipos existentes, un sistema de imagen de resonancia magnética preclínica de 7 Tesla (7 T) y otro de 11.7 T para espectroscopía in vitro y de muestras de tejido, se ha sumado el recientemente adquirido MRI/PET. Este nuevo dispositivo tiene la singularidad de poder operar a dos intensidades de campo magnético: a 7T, un alto campo utilizado en entornos preclínicos, y a 3T, común en entornos clínicos, lo que facilitará la traslación de los resultados obtenidos en el laboratorio al ámbito clínico. El escáner híbrido MRI/PET del IIBM permitirá realizar estudios en modelos animales de numerosas patologías metabólicas, vasculares, neurológicas y cáncer, que son causa de muerte, discapacidad y dependencia en España y en otros países desarrollados.

“Gracias al nuevo equipo híbrido, es posible combinar la alta resolución de la imagen por resonancia con la alta sensibilidad de la imagen PET, dos de las herramientas de diagnóstico por imagen más potentes en la actualidad”, describe Teresa Navarro Hernanz, responsable técnica del Servicio Científico-Técnico de RMN Biomédica Sebastián Cerdán. “Esto permitirá monitorizar, por ejemplo, cómo un compuesto que contiene tanto un radioisótopo como un fármaco, se dirige a un tumor específico, libera el fármaco y cómo este ejerce su acción”.

La investigadora Nuria Arias Ramos del grupo de Resonancia Magnética Biomédica del IIBM, precisa “que una de las principales ventajas del nuevo sistema MRI/PET es la obtención de mayor información funcional y metabólica tanto de un tumor como de los tejidos circundantes", al emplear la imagen multimodal adquirida de manera simultánea es posible detectar en tiempo real la acumulación de nanopartículas en el tumor que contienen radioisótopos (visibles por PET) y agentes de contraste en resonancia magnética (visibles por MRI), explica Arias Ramos, especializada en glioblastoma, un tipo de tumor cerebral muy letal. Esto representa un avance significativo en la capacidad de los investigadores para monitorizar y evaluar la progresión tumoral y la respuesta al tratamiento en modelos preclínicos, con implicaciones importantes en el desarrollo de terapias más efectivas y personalizadas. Además, “al ofrecer una visión muy completa del entorno tumoral, sería posible identificar zonas con subpoblaciones de células tumorales que responden de manera diferente a los tratamientos, lo que a su vez podría guiar el diseño de estrategias terapéuticas más específicas”, precisa Arias Ramos.

Otra ventaja indiscutible del equipo es la facultad de modificar el campo magnético en el que opera, funcionado tanto a 3T como a 7T. “Esto permite adquirir imágenes de MRI en ambos campos: a 7T la imagen obtenida tiene mayor resolución gracias a la mejor relación señal/ruido, pero poder operar a 3T es esencial ya que es campo empleado en las instalaciones hospitalarias” añade la investigadora. Esta flexibilidad implica que los estudios preclínicos realizados con el nuevo equipo tengan una aplicación más directa y rápida en la práctica clínica. La posibilidad de correlacionar los hallazgos preclínicos con los estudios clínicos es un valor añadido que atrae a muchos investigadores. 

La incorporación de este nuevo sistema MRI/PET al IIBM no solo representa un avance tecnológico, sino también una oportunidad para mejorar la calidad y relevancia de la investigación en oncología y otras áreas de la biomedicina. Al proporcionar una herramienta poderosa para la exploración simultánea de los aspectos funcionales y metabólicos de los tejidos, este equipo podría acelerar el desarrollo de nuevas terapias y mejorar la precisión en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades.

Un equipamiento singular

Tanto en la investigación preclínica como en su aplicación directa en la clínica, la imagen por resonancia magnética se consolidad como un pilar fundamental en el diagnóstico y pronóstico de una gran variedad de patologías. Además, es clave en el seguimiento temprano de terapias, proporcionando imágenes detalladas con información estructural, funcional y metabólica de manera no invasiva, con una alta resolución espacial y temporal. Por su parte, la imagen PET es la tecnología más poderosa y robusta en medicina nuclear, ofreciendo información molecular in vivo no accesible por otras metodologías. 

El IIBM se singulariza con las potentes y avanzadas instalaciones de imagen preclínica multimodal con notable capacidad traslacional. Estas instalaciones están disponibles para los grupos de investigación del CSIC y otros organismos públicos de investigación (OPIs) interesados en esta tecnología de vanguardia, lo que convierte al centro en un referente para la realización de estudios hasta ahora inabordables, contribuyendo así al avance de la investigación de frontera.

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