Posts etiquetados con ‘Enfermedades Neurodegenerativas’

Enfermedades neurodegenerativas identificadas mediante inteligencia artificial (actualización)

Un grupo de investigadores de la Escuela de Medicina de Icahn del Monte Sinaí y publicado en la revista médica Laboratory Investigation han desarrollado una plataforma de inteligencia artificial para detectar una variedad de enfermedades neurodegenerativas en muestras de tejido cerebral humano, incluida la enfermedad de Alzheimer y la encefalopatía traumática crónica. Su descubrimiento ayudará a los científicos a desarrollar biomarcadores y terapias dirigidas, lo que dará como resultado un diagnóstico más preciso de enfermedades cerebrales complejas que mejoren los resultados de los tratamientos a los pacientes diagnosticados.

La acumulación de proteínas tau anormales en el cerebro en las marañas neurofibrilares es una característica de la enfermedad de Alzheimer, pero también se acumula en otras enfermedades neurodegenerativas, como la encefalopatía traumática crónica y otras afecciones relacionadas con la edadEl diagnóstico preciso de las enfermedades neurodegenerativas es todo un reto y requiere un especialista altamente capacitado.

Los investigadores del Centro de Patología Computacional y de Sistemas en Mount Sinai desarrollaron y utilizaron esta plataforma para aplicar enfoques de aprendizaje automático eficaces en portaobjetos microscópicos digitalizados preparados con muestras de tejido de pacientes con un espectro de enfermedades neurodegenerativas. Aplicando el aprendizaje profundo (deep learning), estas imágenes se utilizaron para crear una red neuronal convolucional capaz de identificar enredos neurofibrilares con un alto grado de precisión directamente de las imágenes digitalizadas.

La utilización de la inteligencia artificial tiene un gran potencial para mejorar nuestra capacidad de detectar y cuantificar enfermedades neurodegenerativas, lo que representa un gran avance sobre los enfoques existentes que requieren mucha mano de obra y son poco reproducibles. En última instancia, este proyecto tiene el potencial de poder conseguir un diagnóstico más eficiente y preciso de las enfermedades neurodegenerativas.

Este es el primer marco disponible para evaluar algoritmos de aprendizaje profundo utilizando datos de imágenes a gran escala en neuropatología. La plataforma permite la gestión de datos, la exploración visual, la descripción de objetos, la revisión de múltiples usuarios y la evaluación de los resultados del algoritmo de aprendizaje profundo.

Los investigadores han usado técnicas avanzadas de computación y matemáticas junto con tecnología de microscopio de vanguardia, visión computacional e inteligencia artificial para clasificar con mayor precisión una amplia gama de enfermedades.

El departamento de patología académica del Mount Sinai es de los más grandes de USA y procesa más de 80 millones de pruebas al año, lo que da lugar a una oferta para los investigadores para el acceso a un amplio conjunto de datos que pueden utilizarse para mejorar las pruebas y los diagnósticos.

Actualización (05/06/2019)

Otro grupo de investigadores del Departamento de Patología y Medicina del Laboratorio de la Universidad Davis en California, han diseñado una “red neuronal convolucional” (CNN), un programa de computadora diseñado para reconocer patrones basados en miles de ejemplos etiquetados por humanos. Para ello, el equipo de investigación ha ideado un método para etiquetar rápidamente decenas de miles de imágenes de una colección de medio millón de imágenes de primer plano de tejido de 43 muestras de cerebro sano y enfermo y donde demostraron que su algoritmo podría procesar una diapositiva completa de todo el cerebro con 98.7% de precisión, con una velocidad limitada solo por la cantidad de procesadores de computadora que utilizaron. Estas herramientas de aprendizaje automático no es mejor para identificar las placas que los propios neuropatólogos (que son los encargados de etiquetar los casos para posteriormente entrenar el algoritmo), pero es incansable y escalable. Se podría decir que estas nuevas técnicas son un copiloto, un multiplicador de fuerza que extiende el alcance de lo que podemos lograr y nos permite hacer preguntas que nunca hubiéramos conseguido manualmente. Por ejemplo, podemos buscar placas raras en lugares inesperados que podrían darnos pistas importantes sobre el curso de la enfermedad, etc.

Referencias:

  • Maxim Signaevsky, Marcel Prastawa, Kurt Farrell, Nabil Tabish, Elena Baldwin, Natalia Han, Megan A. Iida, John Koll, Clare Bryce, Dushyant Purohit, Vahram Haroutunian, Ann C. McKee, Thor D. Stein, Charles L. White, Jamie Walker, Timothy E. Richardson, Russell Hanson, Michael J. Donovan, Carlos Cordon-Cardo, Jack Zeineh, Gerardo Fernandez, John F. Crary. Artificial intelligence in neuropathology: deep learning-based assessment of tauopathyLaboratory Investigation, 2019; DOI: 10.1038/s41374-019-0202-4
  • Ziqi Tang, Kangway V. Chuang, Charles DeCarli, Lee-Way Jin, Laurel Beckett, Michael J. Keiser, Brittany N. Dugger. Interpretable classification of Alzheimer’s disease pathologies with a convolutional neural network pipelineNature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-10212-1
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El proceso de reciclaje celular es clave para una vida más larga y saludable

Durante dos décadas de investigación, un grupo de científicos del Centro de Investigación de Autophagy en Texas, han podido determinar la importancia clave del proceso de “limpieza celular” en la salud y la longevidad. En esta investigación en modelos animales, los científicos encontraron que los ratones con niveles elevados de autofagia (proceso que usa una célula para eliminar sustancias no deseadas o tóxicas que pueden dañar la salud celular), viven cerca de un 10% más de tiempo y se muestran más saludables, con menos probabilidades de desarrollar cánceres espontáneos relacionados con la edad y cambios patológicos relacionados con enfermedades degenerativas del corazón y riñón.

Hace veinte años, este grupo de investigación descubrió la proteína beclin-1, codificada por el gen BECN1, clave en el proceso biológico de la autofagia. La investigación del grupo, ha demostrado que la autofagia es importante en muchos aspectos de la salud humana, como la prevención de enfermedades neurodegenerativas, la lucha contra el cáncer y la lucha contra las infecciones. En 2003, el equipo de científicos descubrió que la maquinaria genética requerida para la autofagia era esencial para la extensión de la vida útil observada en modelos animales de gusanos.

Desde entonces, los investigadores creen que la autofagia es un mecanismo muy importante y necesario para una vida útil prolongada que se observa cuando los organismos modelo se tratan con ciertas drogas o cuando tienen mutaciones en ciertas vías de señalización. La capacidad natural del cuerpo para realizar autofagia disminuye con el envejecimiento, lo que probablemente contribuye al proceso de envejecimiento en sí.

Sin embargo, una pregunta crucial permaneció sin respuesta: ¿es seguro y beneficioso el aumento de la autofagia en la vida de los mamíferos? En otras palabras, ¿puede la autofagia prolongar la vida útil y mejorar la salud?

Para responder a esta pregunta, la Dra. Levine y sus colegas, crearon un ratón modificado genéticamente que había aumentado persistentemente los niveles de autofagia. Los investigadores realizaron una mutación en la proteína de autofagia Beclin-1 que disminuye su unión a otra proteína, Bcl-2, que normalmente inhibe la función de Beclin-1 en el proceso de autofagia. Como los investigadores esperaban, estos ratones tenían niveles más altos de autofagia desde el nacimiento y en todos sus órganos.

Estos estudios tienen implicaciones importantes para la salud humana y para el desarrollo de medicamentos para mejorarla. Muestran que las estrategias para aumentar la vía celular de la autofagia pueden retardar el envejecimiento y las enfermedades asociadas. Los investigadores sugieren que sería seguro aumentar los niveles de autofagia de forma crónica para tratar enfermedades como las enfermedades neurodegenerativas. Por tanto su objetivo ahora es desarrollar fármacos que aumenten la autofagia, mediante la estrategia de interrumpir la unión de las proteínas Beclin-1 y Bcl-2.

Referencia: Álvaro F. Fernández, Salwa Sebti, Yongjie Wei, Zhongju Zou, Mingjun Shi, Kathryn L. McMillan, Congcong He, Tabitha Ting, Yang Liu, Wei-Chung Chiang, Denise K. Marciano, Gabriele G. Schiattarella, Govind Bhagat, Orson W. Moe, Ming Chang Hu, Beth Levine. Disruption of the beclin 1–BCL2 autophagy regulatory complex promotes longevity in miceNature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0162-7

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Más evidencias sobre la influencia de la microbiota en las enfermedades neurodegenerativas

Los seres humanos presentan en su organismo aproximadamente tantas bacterias como células, y la mayoría de esas bacterias viven en el intestino. Nuevas investigaciones siguen afianzando la idea sobre los vínculos entre el microbioma intestinal, la población de microorganismos que viven en el tracto gastrointestinal, y las enfermedades cerebrales como el Parkinson o el Alzheimer, que incluyen posibles nuevas formas de detectar y tratar estas enfermedades. Parte de estos estudios fueron presentados en Neuroscience 2017, la reunión anual de la Society for Neuroscience que se puede considerar una de las fuentes más relevantes a nivel mundial sobre noticias científicas del cerebro y la salud.

Cerca de 100 billones de microorganismos (algunos beneficiosos y otros dañinos), viven en el tracto gastrointestinal humano en cualquier momento, ayudando a regular la función inmune y los procesos inflamatorios, dos factores que se cree juegan un papel en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el Alzheimer. A medida que las investigaciones sobre tratamientos focalizadas sobre el propio cerebro siguen sin avanzar al ritmo deseado, los científicos están buscando en el microbioma nuevas perspectivas y nuevas estrategias de actuación.

Un resumen de las nuevas investigaciones referenciadas en este encuentro anual en relación con la microbiota son:

  • Los metabolitos derivados del microbioma bloquean el típico plegamiento de proteínas de las enfermedades neurodegenerativas en tubos de ensayo y previenen la enfermedad en un modelo de mosca con una neurodegeneración relacionada con el Parkinson, sugiriendo que los metabolitos derivados del intestino pueden ser un objetivo prometedor.
  • Un modelo animal de ratones con la enfermedad de Parkinson muestra niveles aumentados de una proteína inflamatoria en el colon, identificando un posible nuevo biomarcador para la enfermedad.
  • En un modelo de primates que recibieron inyecciones estomacales de una proteína asociada con la enfermedad de Parkinson muestran signos de la enfermedad en sus cerebros, lo que revela que la patología podría diseminarse desde el intestino hasta el cerebro.
  • Un gen asociado con el riesgo de la enfermedad de Alzheimer influye en el microbioma intestinal en modelo de ratones, lo que podría generar una nueva estrategia de tratamiento.
  • El tratamiento con probióticos corrige los problemas de memoria en un modelo de ratón con Alzheimer, lo que sugiere que alterar el microbioma puede ayudar a retrasar la enfermedad.

Los resultados presentados en este encuentro se suman a las crecientes evidencias que muestran la influencia del intestino en el cerebro y la relación crucial entre los dos.  Focalizar sobre el intestino podría presentar una visión diferente y prometedora para abordar los trastornos cerebrales a lo largo de la vida.

ReferenciaSociety for Neuroscience

Fundación General CSIC
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Progresos en la búsqueda de tratamiento contra la pérdida de memoria

Un nuevo estudio, publicado en la portada de la revista Biological Psychiatry, liderado por el Dr. Carlos Saura del Institut de Neurociències (INc) en la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), revela un nuevo mecanismo molecular esencial para la codificación de la memoria asociativa en el hipocampo. Esta región del cerebro se ve afectada en las primeras etapas de varias enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer.

La memoria asociativa es la encargada de relacionar y recordar situaciones, lugares y personas en el largo plazo. Este nuevo estudio muestra que una proteína llamada CRTC1, que regula los genes esenciales para la función de la neurona, debe activarse en el hipocampo para que la memoria asociativa puede ser procesada y almacenada.

En estudios anteriores, el grupo de investigación demostró que CRTC1 interrumpe su función en el cerebro de los pacientes Alzheimer en las primeras etapas de la enfermedad. De hecho, la memoria asociativa es una de las primeras capacidades cognitivas alteradas en pacientes con demencia. Para restaurar la función CRTC1, los investigadores han utilizado un enfoque de la terapia génica para introducir copias de este gen en un grupo de neuronas en el hipocampo de un modelo de ratón con alteración neurodegenerativa. Estos ratones tratados con esta terapia fueron capaces de recordar una experiencia negativa que tuvieron en el pasado, frente a los no tratados que no fueron capaces de recordar la experiencia y se comportaban como lo esperado. La importancia de este trabajo radica en la demostración de que la activación de neuronas específicas del hipocampo podría revertir la pérdida de la memoria incluso en etapas tardías de la neurodegeneración. El estudio aporta importantes conocimientos sobre las bases moleculares de la memoria en condiciones normales y patológicas, sobre todo en trastornos de la memoria.

Referencia: Arnaldo Parra-Damas, Meng Chen, Lilian Enriquez-Barreto, Laura Ortega, Sara Acosta, Judith Camats Perna, M. Neus Fullana, José Aguilera, José Rodríguez-Alvarez, Carlos A. Saura. CRTC1 Function During Memory Encoding Is Disrupted in NeurodegenerationBiological Psychiatry, 2017; 81 (2): 111 DOI: 10.1016/j.biopsych.2016.06.025

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Categorias: General

Nueva estrategia para prevenir la enfermedad de Alzheimer

Un equipo de investigación de la Universidad de Lancaster y financiado por la Sociedad de Alzheimer, han desarrollado un nuevo tratamiento que podría bloquear el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer usando gotitas microscópicas de nonoliposomas para transportar medicamentos al cerebro. Este nuevo enfoque como tratamiento, ya es utilizado para dirigir fármacos a las células cancerosas, pero ahora por primera vez, se ha aplicado con éxito en modelos animales (ratones) para tratar la enfermedad de Alzheimer.

El tratamiento utiliza estas pequeñas gotas que están recubiertas de fragmentos de proteínas que han demostrado ser capaces de detener la acumulación de placas de proteína amiloide, incluso a bajas concentraciones. Las placas amiloideas son las masas de proteínas tóxicas que causan daño a las neuronas en el cerebro de las personas con enfermedad de Alzheimer.

Los animales que recibieron el fármaco recuperaron su memoria y pudieron reconocer objetos familiares después de un período de 24 horas. En comparación, con los ratones que recibieron una inyección de placebo, los cuales no mostraron mejoría en su memoria de los objetos observados el día anterior.

El uso de nanoliposomas ofrece una forma alternativa para inhibir la acumulación tóxica de las placas amiloides sin necesidad de activar una respuesta inmune en el cerebro (otra de las estrategias que se están investigando). La esperanza de los investigadores es que este tratamiento podría algún día ser administrado por algo tan simple y no invasivo como es un spray nasal, que los pacientes podrían utilizar cómodamente de su propia casa.

Como siempre en estos caso, debemos ser muy cautos ya que todavía falta muchas fases de investigación clínica para confirmar que realmente estos tratamientos son efectivos y seguros.

Referencia: Maria Gregori, Mark Taylor, Elisa Salvati, Francesca Re, Simona Mancini, Claudia Balducci, Gianluigi Forloni, Vanessa Zambelli, Silvia Sesana, Maria Michael, Christos Michail, Claire Tinker-Mill, Oleg Kolosov, Michael Scherer, Stephen Harris, Nigel J. Fullwood, Massimo Masserini, David Allsop. Retro-inverso peptide inhibitor nanoparticles as potent inhibitors of aggregation of the Alzheimer’s Aβ peptideNanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2016; DOI: 10.1016/j.nano.2016.10.006

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Nuevas “esperanzas” terapéuticas contra el alzheimer

Un nuevo fármaco denominado Aducanumab que ha pasado a la fase 3 de los ensayos clínicos, abre una ventana de esperanza para las personas que padecen alzheimer y sus familiares. Todas estas investigaciones y noticias, hay que tratarlas con suma precaución, ya que en muchas otras ocasiones se han despertado grandes expectativas que no han acabado de cumplirse finalmente. Aún así, cabe la esperanza que alguno de estos tratamientos o futuros avances que se desarrollen en el futuro tengan el éxito esperado por toda la comunidad científica…y en definitiva por la sociedad.

En este sentido las investigaciones más prometedoras de los últimos años han puesto el foco sobre la proteína beta-amiloide (causa principal de la enfermedad) como consecuencia de su acumulación y formación de placas fuera de las células que impiden la necesaria comunicación entre las neuronas en el cerebro. Este nuevo fármaco que es un anticuerpo monoclonal, esta siendo probado en ensayos clínicos con enfermos en una etapa temprana.

En el transcurso de un año, y en los primeros datos de la fase 1 de los ensayos, los investigadores dieron inyecciones mensuales de aducanumab a 165 personas en dosis de 1, 3, 6 o 10 mg / kg. Los incluidos en el ensayo o bien tenían un diagnóstico de Alzheimer leve o tenían problemas de memoria temprana y evidencia de altos niveles de la proteína beta- amiloide. Los participantes se sometieron a escáneres cerebrales, análisis de sangre y fueron evaluados por su memoria y habilidades cognitivas durante el estudio. Los investigadores encontraron en los escáneres cerebrales que aducanumab reduce los niveles de amiloide, con la dosis máxima de 10 mg / kg que era las que parecían mostrar un mayor efecto en la limpieza de las placas.

Aunque el anticuerpo fue generalmente bien tolerado, algunos participantes experimentaron efectos secundarios al principio de su ciclo de tratamiento. Casi la mitad de los de la dosis más alta del fármaco experimentó una condición llamada ARIA que se caracteriza por la pérdida de fluido de la sangre en el cerebro. Este es un síntoma reconocido por los fármacos dirigidos a las placas de amiloide. En la actualidad un grupo de trabajo internacional se ha establecido para comprender mejor este efecto secundario y cómo se puede evitar en futuros estudios. España participa activamente en los ensayos clínicos de una investigación multicéntrica en la que participan 150 centros de Europa y Estados Unidos. En España intervienen 13 centros situados en Navarra, Bilbao, Valencia, Barcelona, Sevilla, Cáceres y Córdoba.

En relación al impacto del fármaco sobre las habilidades mentales de los usuarios, los datos iniciales parecen positivos, aunque este ensayo de fase 1 solo busca probar la seguridad y tolerabilidad al compuesto. Los expertos se muestran muy cautelosos sobre este punto, ya que otros fármacos con mecanismo de acción semejante y habiendo conseguido eliminar las placas de beta amiloide, no han logrado finalmente que eso se traduzca en mejorías a nivel cognitivo (memoria, lenguaje, etc) o funcional. Solo un ensayo de fase 3 puede ayudar a determinar si efectivamente, el fármaco representa un punto de cambio en la historia de los tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.

Fuente: www.mayoresudp.org y www.2ti.es

Imágen: Sevigny/Nature

 

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