Nuevos Sensores Fluorescentes Podrían Mejorar la Detección del Alzheimer

Publicado originalmente en inglés en 2024. Esta edición en español se tradujo en septiembre de 2026.

A nivel mundial, el Alzheimer es el trastorno neurodegenerativo más común, afectando a millones de personas y en aumento. La cantidad de personas que viven con esta enfermedad se duplica cada cinco años después de los 65 años y, solo en Estados Unidos, se proyecta que los casos casi se tripliquen para 2060, afectando potencialmente a unos 14 millones de personas. La edad es un factor de riesgo conocido, pero los cambios en el cerebro, como los niveles de neurotransmisores, pueden comenzar muchos años antes de que aparezcan los primeros síntomas.

Es común que los niveles de neurotransmisores disminuyan con la edad, pero una baja concentración de adenosín trifosfato (ATP) en particular puede ser una señal de Alzheimer. Si bien la mayoría de las personas reconoce el ATP como la principal fuente de energía celular, también es un biomarcador de cáncer y otras enfermedades. La capacidad de detectar con mayor precisión las concentraciones y ubicaciones celulares de ATP en el cerebro podría ayudar a comprender mejor su papel en la salud cerebral y la prevención de la neurodegeneración. Sin embargo, hasta ahora, la detección selectiva de pequeños metabolitos en el cerebro ha sido un desafío debido a la barrera hematoencefálica (BHE), que impide el acceso de sensores a sus objetivos.

Para superar esta limitación, un equipo de la Universidad de Texas en Austin desarrolló un nuevo método para transportar eficazmente sensores de ATP a través de la BHE. Los investigadores diseñaron estos sensores fluorescentes a partir de fragmentos de ADN (aptámeros de ADN) que emiten luz al unirse a una molécula objetivo. Luego, encapsularon los aptámeros en exosomas, pequeñas vesículas derivadas de células cerebrales. En comparación con los sistemas de entrega convencionales, los exosomas cargados fueron casi cuatro veces más eficientes en atravesar la barrera endotelial y liberar el sensor fluorescente en las células cerebrales de un modelo de ratón.

Los resultados, publicados en ACS Central Science, mostraron distribuciones únicas de señal para el ATP en diferentes regiones del cerebro. En ratones sanos, hubo una acumulación significativa en el subículo y la corteza, mientras que en el modelo de Alzheimer los niveles de ATP estaban reducidos en estas áreas. Esto sugiere que el método es capaz de determinar la ubicación y abundancia relativa de metabolitos con alta resolución espacial en estudios in vivo.

Los aptámeros de ADN para adenosina y ATP ya están demostrando ser herramientas prometedoras en estudios de imagen y nanotecnología de ADN, actuando como potentes biosensores. Otra línea de investigación en desarrollo implica nuevos colorantes fluorescentes para imágenes cerebrales. Un estudio de 2022 informó sobre una serie de colorantes formazanato de boron difluoruro (BF₂), que son muy estables, brillantes y pueden ajustarse para distintas necesidades de imagen. En modelos de ratón, estos colorantes lograron generar imágenes detalladas del cerebro y diferenciar entre tejido cerebral sano y tumoral.

Estos avances podrían, en el futuro, permitir el desarrollo de nuevas técnicas de imagen cerebral en vivo no invasivas y extenderse al monitoreo de otros neurotransmisores clínicamente relevantes.

Referencias

1. About Alzheimer’s Disease. Centers for Disease Control and Prevention 2024. https://www.cdc.gov.
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