Combinación de resonancia magnética multiparamétrica y electrofisiología para el desarrollo de nuevos biomarcadores en enfermedades de la médula espinal (SPINE2)

La médula espinal es un sitio común para el desarrollo de varios trastornos neurológicos neurodegenerativos (atrofia muscular espinal o AME, esclerosis lateral amiotrófica o ALS, atrofia muscular bulbar espinal ligada al cromosoma X o SBMA). En diferentes proporciones, estas enfermedades implican pérdida axonal en grandes funículos de la sustancia blanca espinal, su desmielinización y pérdida de motoneuronas del asta ventral o motoneuronas de la sustancia gris espinal. La falta de biomarcadores específicos de estos daños macro y microscópicos de la columna dificulta el diagnóstico diferencial y el seguimiento de estas enfermedades.

Las técnicas para explorar de forma no invasiva el sistema nervioso central humano, como la resonancia magnética nuclear (RMN) y la electrofisiología, son herramientas potenciales para extraer biomarcadores específicos de daños en la columna. Sin embargo, las técnicas de imagen todavía están poco desarrolladas a nivel espinal por razones técnicas (antenas específicas), anatómicas (tamaño de la médula espinal, vértebras) y fisiológicas (movimientos cardiorrespiratorios). Sin embargo, los avances recientes en el campo de la imagen de la médula espinal permitieron extraer datos cuantitativos sobre la pérdida de neuronas, la degeneración axonal y la desmielinización en diferentes patologías de la columna, ya sean degenerativas (ELA o AME) o traumáticas (SCI). Se encontraron correlaciones con los datos clínicos y, en los pacientes con ELA, los cambios en las métricas de resonancia magnética a lo largo del tiempo fueron paralelos al deterioro funcional. Las técnicas electrofisiológicas se utilizan desde hace mucho tiempo, lo que conduce a un buen conocimiento de la neurofisiología de la médula espinal humana. Además, la electrofisiología proporciona indirectamente datos a escala microscópica, proporcionando información sobre la excitabilidad de las redes neuronales espinales y dando una estimación de la cantidad de neuronas funcionales.

Combinando estas técnicas para la investigación de la médula espinal humana in vivo, el objetivo es extraer nuevos biomarcadores utilizando como modelos de estudio, enfermedades de la médula espinal que afectan diferencialmente a la sustancia blanca y gris (SMA, SBMA y ALS).

Al principio, se realizarán nuevos métodos de resonancia magnética de difusión y modelado en sujetos sanos para evaluar la densidad axonal y el diámetro de las fibras en la sustancia blanca. La imagen anatómica T2 medirá los parámetros geométricos de la médula espinal, como su superficie y/o volumen a un nivel vertebral determinado. Gracias a la imagen, construiremos mediante métodos de segmentación y procesamiento de imágenes, un atlas de la médula espinal que permitirá localizar espacialmente la atrofia espinal en los pacientes. Tras esta fase de validación, se realizará un estudio de pacientes con estas nuevas técnicas de resonancia magnética, además de las ya desarrolladas en el laboratorio. La contribución de la electrofisiología será evaluar con mayor precisión el daño microscópico. Los datos cuantitativos de imagen y electrofisiología se correlacionarán con los datos clínicos para extraer los biomarcadores más relevantes.

Este proyecto tiene por tanto un interés metodológico al proponer el desarrollo de nuevos métodos para evaluar la médula espinal humana, tanto a nivel macro como microscópico. Estos métodos se basan en el desarrollo de las técnicas desarrolladas a nivel de columna y que ya son aplicables a patologías humanas. La combinación original de imágenes y electrofisiología también nos permitirá analizar más a fondo la médula espinal humana, tanto anatómica como funcionalmente. Este proyecto tiene un importante valor clínico para la extracción de biomarcadores en enfermedades donde existe una necesidad insatisfecha de diagnóstico, seguimiento, pronóstico y evaluación de nuevas terapias.