Combinação de ressonância magnética multiparamétrica e eletrofisiologia para o desenvolvimento de novos biomarcadores em doenças da medula espinhal (SPINE2)

A medula espinhal é um local comum para o desenvolvimento de vários distúrbios neurológicos neurodegenerativos (atrofia muscular espinhal ou SMA, esclerose lateral amiotrófica ou ALS, atrofia muscular bulbar espinhal ligada ao cromossomo X ou SBMA). Em diferentes proporções, essas doenças envolvem perda axonal em grandes funículos da substância branca espinhal, sua desmielinização e perda de neurônios motores do corno ventral ou motoneurônios da substância cinzenta espinhal. A falta de biomarcadores específicos desses danos macro e microscópicos da coluna vertebral dificulta o diagnóstico diferencial e o monitoramento dessas doenças.

Técnicas para explorar de forma não invasiva o sistema nervoso central humano, como ressonância magnética (MRI) e eletrofisiologia, são ferramentas potenciais para extrair biomarcadores específicos de danos na coluna vertebral. No entanto, as técnicas de imagem ainda são pouco desenvolvidas a nível da coluna vertebral por razões técnicas (antenas específicas), anatômicas (tamanho da medula espinhal, vértebras) e fisiológicas (movimentos cardiorrespiratórios). No entanto, avanços recentes no campo da imagem da medula espinhal permitiram extrair dados quantitativos sobre perda de neurônios, degeneração axonal e desmielinização em diferentes patologias da coluna vertebral, sejam elas degenerativas (ALS ou SMA) ou traumáticas (SCI). Foram encontradas correlações com dados clínicos e, em pacientes com ELA, as mudanças nas métricas de ressonância magnética ao longo do tempo acompanharam a deterioração funcional. As técnicas eletrofisiológicas são utilizadas há muito tempo, levando a um bom conhecimento da neurofisiologia da medula espinhal humana. Além disso, a eletrofisiologia indiretamente fornece dados em escala microscópica, fornecendo informações sobre a excitabilidade das redes neurais espinhais e dando uma estimativa da quantidade de neurônios funcionais.

Ao combinar essas técnicas para a investigação da medula espinhal humana in vivo, o objetivo é extrair novos biomarcadores usando como modelos de estudo doenças da medula espinhal que afetam diferencialmente a substância branca e cinzenta (SMA, SBMA e ALS).

A princípio, novos métodos de difusão por ressonância magnética e modelagem serão realizados em indivíduos saudáveis ​​para avaliar a densidade axonal e o diâmetro das fibras na substância branca. A imagem anatômica T2 medirá os parâmetros geométricos da medula espinhal, como sua superfície e/ou volume em um determinado nível vertebral. Graças à imagiologia, vamos construir através de métodos de segmentação e processamento de imagem, um atlas da medula espinhal que permitirá localizar espacialmente a atrofia espinhal em pacientes. Após essa fase de validação, será feito um estudo de pacientes com essas novas técnicas de ressonância magnética, além das já desenvolvidas em laboratório. A contribuição da eletrofisiologia será avaliar com mais precisão o dano microscópico. Dados quantitativos de imagem e eletrofisiologia serão correlacionados com dados clínicos a fim de extrair os biomarcadores mais relevantes.

Este projeto tem assim um interesse metodológico ao propor o desenvolvimento de novos métodos para avaliar a medula espinal humana, tanto a nível macro como microscópico. Estes métodos baseiam-se no desenvolvimento das técnicas desenvolvidas ao nível da coluna vertebral e que já são aplicáveis ​​às patologias humanas. A combinação original de imagem e eletrofisiologia também nos permitirá analisar melhor a medula espinhal humana, tanto anatômica quanto funcionalmente. Este projeto tem um valor clínico importante para a extração de biomarcadores em doenças onde há uma necessidade não atendida de diagnóstico, monitoramento, prognóstico e avaliação de novas terapias.