Casi la mitad de todos los pacientes con metástasis cerebral experimentan deterioro cognitivo. Hasta ahora se pensaba que esto se debía a la presencia física del tumor presionando el tejido neural. Pero esta hipótesis del “efecto de masa” es errónea porque a menudo no existe una relación entre el tamaño del tumor y su impacto cognitivo. Los tumores pequeños pueden provocar cambios importantes y los tumores grandes pueden producir efectos leves. ¿Por qué es esto?

La explicación puede estar en el hecho de que las metástasis cerebrales afectan la actividad del cerebro, según muestra por primera vez un estudio que aparece en la portada de Cancer Cell.

Los autores, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), han descubierto que cuando el cáncer se propaga (metastatiza) en el cerebro, cambia la química del cerebro e interrumpe la comunicación neuronal: las neuronas se comunican a través de sistemas eléctricos. Impulsos generados y transmitidos por cambios bioquímicos en las células y su entorno.

En este estudio, han colaborado los laboratorios de Manuel Valiente (CNIO) y Liset Menéndez de La Prida (Instituto Cajal CSIC) dentro del proyecto NanoBRIGHT, financiado con fondos europeos, cuyo objetivo es desarrollar nuevas tecnologías para el estudio del cerebro, el cual cuenta también con la participación de otras agencias de financiación como MICINN, AECC, ERC, NIH y EMBO.

Demostración con inteligencia artificial

Los investigadores midieron la actividad eléctrica del cerebro de ratones con y sin metástasis, y observaron que los registros electrofisiológicos de los dos grupos de animales con cáncer eran diferentes entre sí. Para estar seguros de que esta diferencia era atribuible a metástasis, recurrieron a la inteligencia artificial.

Entrenaron un algoritmo automático con numerosos registros electrofisiológicos y, de hecho, el modelo pudo identificar la presencia de metástasis. El sistema incluso pudo distinguir las metástasis de diferentes tumores primarios: cáncer de piel, pulmón y mama.

Estos resultados muestran que la metástasis efectivamente afecta la actividad eléctrica del cerebro de una manera específica, dejando firmas claras y reconocibles.

Para los autores, el estudio representa un “cambio de paradigma” en la comprensión básica del desarrollo de las metástasis cerebrales y tiene implicaciones para la prevención, el diagnóstico precoz y el tratamiento de esta patología.

Tras la pista de un fármaco contra los efectos neurocognitivos

Además de registrar cambios en la actividad eléctrica cerebral en presencia de metástasis, los investigadores han comenzado a explorar los cambios bioquímicos que podrían explicar esta alteración. Analizando los genes expresados ​​en los tejidos afectados, han identificado una molécula, EGR1, que puede desempeñar un papel importante en este proceso.

Este hallazgo abre la posibilidad de diseñar un fármaco que prevenga o alivie los efectos neurocognitivos de las metástasis cerebrales.

Como explica Manuel Valiente, jefe del Grupo de Metástasis Cerebrales del CNIO, “nuestro estudio multidisciplinar cuestiona la suposición hasta ahora aceptada de que la disfunción neurológica, muy común en pacientes con metástasis cerebrales, se debe únicamente al efecto masa del tumor”.

“Sugerimos que estos síntomas son consecuencia de cambios en la actividad cerebral resultantes de alteraciones bioquímicas y moleculares inducidas por el tumor. Este es un cambio de paradigma que podría tener implicaciones importantes para el diagnóstico y las estrategias terapéuticas”.

Liset Menéndez de la Prida, directora del Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal (CSIC), afirma: “Utilizando el aprendizaje automático, hemos podido integrar todos los datos para crear un modelo que nos permite saber si hay o no metástasis en un cerebro, con solo observar su actividad eléctrica. Este enfoque computacional puede incluso predecir subtipos de metástasis cerebrales en una etapa temprana. Es un trabajo completamente pionero que abre un camino inexplorado”.

Ambos autores destacan el carácter multidisciplinar de este complejo estudio que combina neurociencia, oncología y análisis computacional, utilizando cada uno de ellos una amplia gama de técnicas diferentes.

Estudio cognitivo de pacientes y desarrollo de técnicas no invasivas

El cambio de enfoque provocado por este resultado significa que ahora los investigadores quieren analizar el estado cognitivo de los pacientes con metástasis cerebrales de forma mucho más sistemática.

Para Valiente, este es uno de los próximos pasos más importantes. La clave para ello será la Red Nacional de Metástasis Cerebrales (RENACER) iniciada y coordinada por el CNIO, que ya ha servido para generar la mayor colección de muestras vivas de metástasis cerebrales del mundo (previo consentimiento de los pacientes, muestras de tejido recogidas durante intervenciones quirúrgicas que ponen a disposición de la comunidad científica internacional en el Biobanco del CNIO), y en el que ahora introducirán protocolos para la evaluación neurocognitiva de los pacientes participantes.

Por su parte, Liset Menéndez de La Prida trabajará en integrar el registro de la actividad cerebral con el análisis de las moléculas implicadas, “con el fin de desarrollar nuevas sondas de diagnóstico de tumores cerebrales”, afirma.

Esta tarea está en línea con el proyecto europeo NanoBRIGHT, que tiene como objetivo desarrollar técnicas no invasivas para estudiar el cerebro y tratar sus patologías, y en el que participan el CSIC y el CNIO.

Otro objetivo es encontrar fármacos que protejan al cerebro de las alteraciones de los circuitos neuronales inducidas por el cáncer, utilizando las estrategias descritas anteriormente.

“Buscaremos moléculas implicadas en cambios en la comunicación neuronal inducidos por metástasis y las evaluaremos como posibles dianas terapéuticas”, explica Valiente.

Además de la inteligencia artificial desarrollada por el equipo del CSIC, utilizarán la tecnología METPlatform diseñada por el CNIO para evaluar la potencial actividad terapéutica de cientos de compuestos simultáneamente en muestras de tejido cerebral afectado por metástasis.

Fuente: un artículo de Mónica González (CNIO) publicado en el portal neurosciencenews.com

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