Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un conjunto de ultrasonidos extensible capaz de obtener imágenes tridimensionales, no invasivas y en serie de tejidos situados a una profundidad de hasta cuatro centímetros por debajo de la superficie de la piel humana, con una resolución espacial de 0,5 milímetros. Este nuevo método ofrece una alternativa no invasiva y más duradera que los métodos actuales, con una profundidad de penetración mejorada.

La investigación procede del laboratorio de Sheng Xu, profesor de nanoingeniería de la Escuela Jacobs de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego y autor correspondiente del estudio. El artículo, «Stretchable ultrasonic arrays for the three-dimensional mapping of the modulus of deep tissue», se publicó en el número del 1 de mayo de 2023 de Nature Biomedical Engineering.

«Inventamos un dispositivo portátil que puede evaluar con frecuencia la rigidez del tejido humano», dijo Hongjie Hu, investigador postdoctoral en el grupo de Xu y coautor del estudio. «En concreto, integramos un conjunto de elementos de ultrasonidos en una matriz de elastómero blando y utilizamos electrodos elásticos ondulados en forma de serpentina para conectar estos elementos, lo que permite que el dispositivo se adapte a la piel humana para evaluar en serie la rigidez de los tejidos.»

El sistema de monitorización de la elastografía puede proporcionar una cartografía tridimensional, no invasiva y en serie de las propiedades mecánicas de los tejidos profundos. Esto tiene varias aplicaciones clave:

• En investigación médica, los datos en serie sobre tejidos patológicos pueden aportar información crucial sobre la progresión de enfermedades como el cáncer, que normalmente provoca la rigidez de las células.
• La monitorización de músculos, tendones y ligamentos puede ayudar a diagnosticar y tratar lesiones deportivas.
• Los tratamientos actuales de enfermedades hepáticas y cardiovasculares, junto con algunos agentes quimioterapéuticos, pueden afectar a la rigidez de los tejidos. La elastografía continua podría ayudar a evaluar la eficacia y la administración de estos medicamentos. Esto podría ayudar a crear nuevos tratamientos.

Además de vigilar los tejidos cancerosos, esta tecnología también puede aplicarse en otros escenarios:

• Vigilancia de la fibrosis y la cirrosis hepáticas. Utilizando esta tecnología para evaluar la gravedad de la fibrosis hepática, los profesionales médicos pueden seguir con precisión la progresión de la enfermedad y determinar el tratamiento más adecuado.
• Evaluación de trastornos musculoesqueléticos como tendinitis, codo de tenista y síndrome del túnel carpiano. Mediante el seguimiento de los cambios en la rigidez de los tejidos, esta tecnología puede proporcionar información valiosa sobre la progresión de estas afecciones, lo que permite a los médicos desarrollar planes de tratamiento individualizados para sus pacientes.
• Diagnóstico y seguimiento de la isquemia miocárdica. Mediante el control de la elasticidad de la pared arterial, los médicos pueden detectar los primeros signos de la enfermedad e intervenir a tiempo para evitar daños mayores.
• Los parches de ultrasonidos para llevar puestos cumplen la función de detección de los ultrasonidos tradicionales y también superan las limitaciones de la tecnología de ultrasonidos tradicional, como la realización de pruebas una sola vez, la realización de pruebas sólo dentro de los hospitales y la necesidad de que las maneje el personal.

«Esto permite a los pacientes controlar continuamente su estado de salud en cualquier momento y lugar», afirma Hu.

Esto podría contribuir a reducir los diagnósticos erróneos y las muertes, así como a recortar considerablemente los costes al ofrecer una alternativa no invasiva y de bajo coste a los procedimientos de diagnóstico tradicionales.

«Esta nueva ola de tecnología de ultrasonidos portátil está impulsando una transformación en el campo de la monitorización sanitaria, mejorando los resultados de los pacientes, reduciendo los costes sanitarios y promoviendo la adopción generalizada del diagnóstico en el punto de atención», afirma Yuxiang Ma, estudiante visitante del grupo de Xu y coautor del estudio. «A medida que esta tecnología siga desarrollándose, es probable que veamos avances aún más significativos en el campo de la imagen médica y la monitorización de la atención sanitaria».

El dispositivo

El dispositivo consiste en una matriz de 16 por 16. Cada elemento está formado por un elemento compuesto de 1 a 3 y una capa posterior de un compuesto de plata y epoxi diseñado para absorber las vibraciones excesivas, ampliando el ancho de banda y mejorando la resolución axial.

La matriz se ajusta a la piel humana y se acopla acústicamente a ella, lo que permite obtener imágenes elastográficas precisas validadas con elastografía por resonancia magnética.

Dicha tecnología debe registrar el movimiento de las partículas dispersas en la muestra por la onda ultrasónica y calcular sus campos de desplazamiento basándose en un algoritmo de correlación cruzada normalizada. El tamaño de las partículas de dispersión es muy pequeño, lo que da lugar a que las señales reflejadas sean débiles. Para captar señales tan débiles se requiere una tecnología muy sensible.

Se aplicaron diversas técnicas y estrategias para mejorar la sensibilidad del dispositivo y que tuviera un buen rendimiento en la captura de las señales débiles de partículas dispersas.

«Sería más fácil explorar oportunidades trabajando con médicos, buscando posibles aplicaciones prácticas en clínicas», afirma Gao. «Nuestro dispositivo muestra un gran potencial en la vigilancia estrecha de grupos de alto riesgo, permitiendo intervenciones oportunas en momentos urgentes», dijo Gao.

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Tras un estudio dirigido por la Universidad de Queensland sobre la respuesta de las células inmunitarias al virus, se está más cerca de encontrar un tratamiento que evite la inflamación galopante en pacientes con COVID-19 grave.

La doctora Larisa Labzin y la profesora Kate Schroder, del Instituto de Biociencia Molecular de la UQ, junto con la doctora Sarah Londrigan, del Instituto Peter Doherty de Infección e Inmunidad, han descubierto que la mayoría de las células inmunitarias que contribuyen a la inflamación crónica no están infectadas por el virus SARS-CoV-2 que causa la COVID-19.

Según el Dr. Labzin, en lugar de desencadenar una respuesta protectora para eliminar el virus, estas células no infectadas llamadas macrófagos detectan daños y muerte en las células vecinas y desencadenan una fuerte respuesta inflamatoria.

«Se produce un desequilibrio en la respuesta inmunitaria porque la mayoría de los macrófagos no están infectados por el virus», explica el Dr. Labzin.

«Acabamos con demasiadas células inmunitarias que acuden al lugar de la infección y causan muchos daños colaterales: demasiada inflamación y poca lucha contra el virus».

«Es un arma de doble filo para el organismo: el sistema inmunitario que ataca una enfermedad infecciosa en una fase temprana es protector, pero cuando es prolongado o excesivo, puede provocar una inflamación crónica».

El equipo de investigación del IMB está estudiando cómo actuar selectivamente sobre los macrófagos sin comprometer la capacidad del organismo para luchar contra el virus, con el fin de reducir la incidencia de la COVID grave.

En la actualidad se administran antiinflamatorios a los pacientes hospitalizados por COVID-19 después de que el virus haya alcanzado su pico máximo, para calmar la respuesta inmunitaria hiperactiva, pero los fármacos hacen que los pacientes sean susceptibles a infecciones secundarias.

Con los nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de los macrófagos, los investigadores pretenden diseñar antiinflamatorios que puedan administrarse antes para evitar que la inflamación se descontrole.

Según la profesora Kate Schroder, conocer mejor la biología fundamental del sistema inmunitario nos ayudará a combatir mejor las infecciones.

«Tenemos vacunas y antivirales para luchar contra el COVID-19, pero el virus sigue mutando, así que ésta es una forma de prepararnos para el futuro contra nuevas variantes y también contra futuras pandemias e infecciones».

Más información: Larisa I. Labzin et al. (2023). Macrophage ACE2 is necessary for SARS-CoV-2 replication and subsequent cytokine responses that restrict continued virion release. Science Signaling. https://www.science.org/doi/10.1126/scisignal.abq1366

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Un equipo de 87 investigadores de varias instituciones dirigido por la Facultad de Salud Pública de la Universidad de Michigan ha publicado un artículo en Science Advances titulado «The genetic determinants of recurrent somatic mutations in 43,693 blood genomes» (Los determinantes genéticos de las mutaciones somáticas recurrentes en 43.693 genomas sanguíneos), que cuestiona algunos supuestos largamente sostenidos sobre las mutaciones somáticas no oncogénicas.

El grupo analizó 43.693 genomas completos de muestras de sangre de 37 cohortes e identificó 7.131 mutaciones somáticas sin sentido recurrentes en al menos 50 individuos. Según los investigadores, estas mutaciones somáticas recurrentes sin sentido (RNMSM) no se explican claramente por otros fenómenos clonales, como la hematopoyesis clonal.

Las mutaciones somáticas son ligeras variantes en los genes que se adquieren en vida después del nacimiento. Son comunes en todos los animales y suelen suponer un riesgo patológico bajo a menos que se produzcan en una proteína funcional. Las mutaciones somáticas son, por definición, mutaciones que no afectan a las células sexuales, por lo que no son heredables.

Se observó que la prevalencia de las RNMSM aumenta con la edad, como cabría esperar, ya que una persona de 50 años de media tiene 27 RNMSM. Lo que puede no esperarse es una variación hereditaria de la línea germinal asociada a la adquisición de RNMSM. Estas variantes se encontraron en genes implicados en la función inmunitaria adaptativa, la producción de citocinas proinflamatorias y el compromiso de linaje linfoide. Los investigadores también hallaron ocho RNMSM asociadas a rasgos de las células sanguíneas con tamaños de efecto comparables a los de las mutaciones genéticas mendelianas.

Los autores afirman que se cree que las mutaciones somáticas no oncogénicas son infrecuentes e intrascendentes, pues tienen poco que ver con la función celular, ya que no alteran las proteínas ni causan patologías. Sin embargo, los investigadores descubrieron que las mutaciones somáticas en la sangre son un fenómeno inesperadamente común, con determinantes específicos según la ascendencia y consecuencias para la salud humana.

Los sitios de variantes no codificantes asociados positivamente a los rasgos de las células sanguíneas son especialmente interesantes. Dado que no se cree que contribuyan a los rasgos o la patología, estos cambios han pasado desapercibidos y, por tanto, no se ha estudiado su posible relación con la manifestación de enfermedades.

Los hallazgos de los autores sobre una clase de variación genética, ampliamente presente en todo el genoma humano, con determinantes genéticos de la línea germinal y consecuencias fenotípicas refutan directamente lo que antes se suponía pero nunca se había estudiado.

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Un nuevo estudio publicado en la revista Journal of the American Geriatrics Society ha descubierto una relación entre el uso regular de Internet y un menor riesgo de demencia.

Para el estudio, los investigadores siguieron a 18.154 adultos sin demencia de entre 50 y 64,9 años durante una mediana de 7,9 años y un máximo de 17,1 años. Durante el seguimiento, se diagnosticó demencia al 4,68% de los participantes.

Se utilizó el Estudio de Salud y Jubilación. La asociación entre el tiempo transcurrido hasta la demencia y el uso inicial de Internet se examinó mediante modelos de Cox específicos para cada causa, ajustados por el retraso en la entrada y las covariables. Además, se examinó si el riesgo de demencia varía en función del periodo acumulado de uso regular de Internet para ver si el inicio o la continuación del uso en la vejez modula el riesgo posterior. Por último, se analizó la asociación entre el riesgo de demencia y las horas diarias de uso. Los análisis se realizaron entre septiembre de 2021 y noviembre de 2022.

El uso regular de Internet se asoció con aproximadamente la mitad del riesgo de demencia en comparación con el uso no regular. Esta relación se observó independientemente del nivel educativo, la raza, la etnia, el sexo y la generación.

«El uso de Internet puede ayudar a desarrollar y mantener la reserva cognitiva, lo que a su vez puede compensar el envejecimiento cerebral y reducir el riesgo de demencia», afirma la doctora Virginia W. Chang, autora del estudio, de la Universidad de Nueva York.

Más información: Gawon, C., Betensky, R., Chang, V. (2023). El uso de Internet y el riesgo prospectivo de demencia: A population-based cohort study. Journal of the American Geriatrics Society. https://agsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jgs.18394

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Científicos del Centro Princesa Máxima de Oncología Pediátrica y del Instituto Hubrecht de los Países Bajos han revelado nuevos conocimientos sobre las características del carcinoma fibrolamelar (CLF), un tipo poco frecuente de cáncer de hígado infantil. Sus hallazgos, publicados hoy en Nature Communications, podrían ayudar a desarrollar nuevas terapias farmacológicas en el futuro. Los miniorganismos y el sistema de «tijeras moleculares» CRISPR-Cas9 permitieron a los investigadores comprender mejor la biología de los tumores y las consecuencias biológicas de los distintos cambios en el ADN. También descubrieron la probable célula de origen de uno de los tipos de tumor FLC.

El carcinoma fibrolamelar (FLC) es un tipo de cáncer de hígado que afecta sobre todo a adolescentes y adultos jóvenes. Afecta a una de cada 5 millones de personas al año, por lo que el carcinoma fibrolamelar puede calificarse ciertamente de raro. La tasa de supervivencia sigue siendo baja. Para cambiar esta situación, se necesitan nuevas formas de tratamiento.

Nuevos modelos organoides humanos

La Dra. Benedetta Artegiani, jefa del grupo de investigación del Centro Princesa Máxima de oncología pediátrica, y la dra. Delilah Hendriks, investigadora del Instituto Hubrecht, codirigieron un nuevo estudio sobre el carcinoma fibrolamelar utilizando tecnologías innovadoras. Esto permitió a los investigadores comprender mejor las distintas consecuencias biológicas de las diferentes mutaciones encontradas en el FLC y estudiar la biología de los tumores. Esta nueva información es necesaria para comprender por qué surgen los tumores e identificar posibles dianas para mejorar los tratamientos de la enfermedad. Artegiani explica: «En nuestra investigación utilizamos organoides de hígado humano sano, es decir, minihígados cultivados en el laboratorio. Desarrollamos una serie de organoides, todos ellos con diferentes cambios en el ADN, mutaciones que se habían relacionado anteriormente con la FLC. Cambiamos el fondo genético de los organoides utilizando la técnica de modificación del ADN CRISPR-Cas9, que funciona como una «tijera molecular». Debido a su rareza, no hay muchos tejidos tumorales disponibles para la investigación. Gracias a esta técnica pudimos estudiar este tipo de tumor».

Diferentes mutaciones genéticas subyacen a distintos grados de agresividad

Artegiani y Hendriks construyeron los modelos de organoides hepáticos modificando la proteína quinasa A (PKA) mediante CRISPR-Cas9. La PKA es una proteína de señalización compleja, capaz de activar o desactivar otras proteínas. Este «interruptor proteínico» se compone de diferentes unidades, cada una de ellas codificada por un gen diferente. Modificar la función de las distintas unidades mediante cambios genéticos parece ser crucial para la aparición de la FLC.

Los organoides contenían el denominado gen de fusión mutante DNAJB1-PRKACA. Este cambio en el ADN se encuentra con mucha frecuencia en los tumores FLC. Hendriks: «Al reconstruir esta mutación en los organoides, vimos que, efectivamente, es capaz de reflejar múltiples características de los tumores que vemos en pacientes con FLC. Sin embargo, esta única mutación causó un efecto más bien leve en el comportamiento celular y molecular general de las células hepáticas».

La situación cambió por completo cuando introdujeron otro conjunto de cambios en el ADN, también hallados en pacientes con FLC. Artegiani: «Este segundo fondo no sólo contiene una mutación en uno de los genes PKA, PRKAR2A, sino también en un gen adicional llamado BAP1. En este caso, los organoides presentaban características típicas de un cáncer agresivo. Esto sugiere que diferentes antecedentes genéticos de FLC conducen a diferentes grados de agresividad tumoral». Además, el gran efecto transformador causado por los cambios en el ADN de BAP1 y PRKAR2A permite a las células adaptarse a distintos entornos. Esto explica posiblemente el crecimiento descontrolado de las células durante la formación del tumor FLC.

Los investigadores concluyeron que, aunque las mutaciones en los genes PKA son cruciales, podrían no ser suficientes para el desarrollo de FLC. Hendriks: «Estos hallazgos abren la posibilidad de buscar otros factores que se den junto con las mutaciones de PKA en los tumores de FLC. Esto podría aprovecharse para posibles terapias futuras contra esta forma de cáncer infantil».

Descubrir la célula de origen del carcinoma fibrolamelar

Para poder desarrollar nuevas terapias, también es esencial comprender la biología del propio cáncer. Uno de los primeros pasos consiste en saber de qué tipo de célula procede el cáncer: la célula de origen. Comprender la importancia de fallos genéticos específicos en el inicio del CLF y la célula de origen podría ser crucial para entender cómo podría comportarse el tumor más adelante.

Sin embargo, durante el estudio, esto resultó especialmente difícil en el caso de la FLC. Artegiani: «La causa principal es que estos tumores presentan características tanto de los hepatocitos como de las células ductales, las dos células más importantes del hígado. Nuestros organoides mostraron que la cooperación de PRKAR2A y BAP1 transformaba un hepatocito originalmente sano en una célula ductal, con mayores características de célula madre cancerosa. Esta transformación de un tipo celular en otro se denomina transdiferenciación. Se trata de un fenómeno especialmente interesante que puede darse en diversos tumores y que dificulta especialmente la identificación de la célula de origen. Sin embargo, con el uso de nuestros modelos, pudimos descubrir los hepatocitos como la probable célula de origen».

Próximos pasos

En conjunto, este estudio supone un gran avance en la comprensión de la FLC y allana el camino para nuevas investigaciones sobre cómo tratar mejor este tipo de cáncer poco frecuente. El conocimiento de los defectos genéticos podría conducir a nuevas terapias para los niños con esta enfermedad. Y la comprensión de la importancia de fallos genéticos específicos en el inicio de la FLC también podría ayudar en el futuro a entender mejor la heterogeneidad del tumor y la respuesta entre pacientes.’

Este estudio ha sido financiado por la Fibrolamellar Cancer Foundation (FCF).

Mayo 3/2023 (EurekaAlerts!) – Tomado de News Releases – Peer-Reviewed Publication (PRINCESS MÁXIMA CENTER FOR PEDIATRIC ONCOLOGY)  Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS)

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El tratamiento con glucocorticoides se utiliza mucho durante los embarazos con riesgo de parto prematuro para favorecer la maduración pulmonar del feto. Aunque es un tratamiento eficaz, también puede desencadenar problemas cardíacos y vasculares. Una nueva investigación publicada en The FASEB Journal desvela los mecanismos que subyacen a los efectos cardiovasculares de los glucocorticoides más utilizados, la dexametasona (Dex) y la betametasona (Beta).

Cuando los investigadores trataron embriones de pollo con estos glucocorticoides diferentes, descubrieron que ambos provocaban una restricción del crecimiento, siendo Beta más grave. A nivel del corazón, ambos tratamientos fomentaron el estrés celular y los cambios en el ciclo celular, pero a través de vías moleculares diferentes. Mientras que Dex inducía estrés oxidativo y disminuía la activación del receptor de glucocorticoides, el tratamiento con Beta provocaba una activación sostenida del receptor de glucocorticoides y no inducía estrés oxidativo. Beta, en comparación con Dex, indujo una mayor disfunción cardiaca. Además, Dex provocó un aumento en el número de células del músculo cardíaco, pero Beta promovió una disminución. En los vasos sanguíneos, Beta alteró la dilatación de los vasos sanguíneos, mientras que Dex provocó una mayor constricción de los vasos sanguíneos.

Los resultados indican que Dex y Beta tienen efectos perjudiciales diferentes sobre el sistema cardiovascular en desarrollo.

«La terapia prenatal con glucocorticoides para acelerar la maduración pulmonar fetal en el embarazo humano amenazado de parto prematuro es un tratamiento que salva vidas y que debe mantenerse. Sin embargo, también puede provocar problemas cardiacos y circulatorios en la descendencia que requieren atención», afirma el autor principal Dino A. Giussani, PhD, ScD, FRCOG, de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido. «Aquí, utilizamos un sistema modelo para aislar los efectos directos de los dos glucocorticoides más comunes utilizados en la clínica en todo el mundo para revelar las vías moleculares implicadas. Estos conocimientos son indispensables para mejorar la terapia actual y mantener los efectos beneficiosos de los esteroides sobre el pulmón en desarrollo, eliminando al mismo tiempo los efectos secundarios adversos sobre el corazón y la circulación en desarrollo, lo que hace que la terapia sea más segura para el recién nacido prematuro.»

Mayo 3/2023 (EurekaAlerts!) – Tomado de News Releases – Peer-Reviewed Publication (WILEY)  Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS)

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