Las “huellas dactilares” bioquímicas revelan la progresión de la diabetes

Investigadores de la Universidad de Umeå en Suecia describen un nuevo método para estudiar los cambios bioquímicos que ocurren en el páncreas durante el desarrollo de la diabetes. El método, publicado recientemente en  Scientific Reports , se basa en la espectroscopia molecular y se puede utilizar para extraer perfiles bioquímicos (o “huellas dactilares”) que contienen información sobre la progresión de la enfermedad. El método podría facilitar una mejor comprensión de los procesos mecánicos a nivel molecular y celular que son clave para el desarrollo de la diabetes.

El método utiliza tecnología de microespectroscopia vibratoria, incluida la microespectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) y Raman. Los diferentes compuestos tienen vibraciones moleculares únicas que pueden detectarse mediante luz infrarroja o láser. Estas vibraciones contienen información sobre la composición química de la muestra, incluidas las características moleculares, la prevalencia y la estructura. Por lo general, es muy difícil interpretar los resultados extremadamente complejos y la gran cantidad de datos que produce este tipo de evaluación. Mediante el uso de métodos estadísticos avanzados, los investigadores pueden filtrar el “ruido” como, por ejemplo, las variaciones naturales. Esto da como resultado una mejor visión general y permite a los investigadores centrarse en los factores importantes.

“Este método es muy adecuado para estudiar muestras biológicas, ya que no daña la muestra, no requiere marcadores externos como etiquetas de anticuerpos y puede usarse en entornos de microscopía. El método puede usarse, por ejemplo, para determinar qué tipos de células se ven afectadas en un determinado tejido, dónde y cómo”, dice András Gorzsás, investigador del Departamento de Química y coautor del artículo.

El páncreas es un órgano clave para el desarrollo de la diabetes, uno de los mayores problemas de salud en el mundo. Según la Federación Internacional de Diabetes, se espera que la cantidad de personas con diabetes aumente de los 415 millones actuales a más de 640 millones para 2040. A pesar de la prevalencia mundial de la diabetes, los investigadores tenían métodos limitados para estudiar los cambios bioquímicos directamente en el páncreas.

El filtrado de ruido en datos complejos proporciona una descripción general

En el  artículo de Scientific Reports  , los investigadores describen cómo un método para el análisis estadístico multivariante les permite manejar múltiples variables simultáneamente y, por lo tanto, analizar datos complejos de la microespectroscopia vibratoria del páncreas. Usando este método, que hasta ahora se ha utilizado principalmente para estudiar tejidos vegetales, los investigadores muestran que es posible descubrir cambios bioquímicos previamente desconocidos en el páncreas durante el desarrollo de la enfermedad. Además, también se pueden detectar cambios previamente conocidos en el tejido, pero incluso en etapas más tempranas de la progresión de la enfermedad en comparación con lo descrito por otras técnicas.

“Usando este método podemos crear huellas dactilares bioquímicas de todos los cambios que ocurren en el páncreas. Las huellas dactilares nos informan qué tipo de célula estamos mirando, de qué modelo animal proviene y cuánto ha progresado la enfermedad. Estas huellas dactilares son tan precisas que incluso las muestras desconocidas pueden clasificarse si hay material de referencia disponible”, dice Ulf Ahlgren, profesor de Medicina Molecular y coautor del artículo.

Una técnica no destructiva

El método puede utilizarse para analizar páncreas humano y de ratón desde el exterior del órgano, es decir, sin necesidad de obtener muestras de tejido. Además, los investigadores demuestran en un experimento de trasplante que el tejido pancreático (los llamados islotes de Langerhans) puede estudiarse in vivo (es decir, en el organismo vivo). Además de estudiar los aspectos mecánicos del desarrollo y la manifestación de la diabetes, los investigadores esperan que el método pueda usarse para desarrollar mejores herramientas de pronóstico y diagnóstico para la diabetes.

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“Creo que esta posibilidad de estudiar el tejido pancreático y especialmente la bioquímica de los islotes de Langerhans productores de insulina en el organismo vivo es una oportunidad muy interesante para la investigación de la diabetes. El método podría resultar útil, por ejemplo, para estudiar los efectos directos de las terapias antidiabéticas sobre la composición bioquímica y la función de las células productoras de insulina”, dice Ulf Ahlgren.

Los investigadores también tienen la esperanza de que sus hallazgos puedan sentar las bases para desarrollar mejores herramientas para identificar el tejido canceroso que se extirpará quirúrgicamente como parte del tratamiento del cáncer de páncreas. El estudio fue un esfuerzo de colaboración con investigadores de NTNU en Trondheim, Noruega, y el Instituto Karolinska. La investigación fue posible gracias a la financiación del Consejo Sueco de Investigación y las Fundaciones Kempe.

Enlace al artículo en  Scientific Reports

Sobre la publicación:

Informes científicos , artículo:  Perfiles bioquímicos de la progresión de la enfermedad diabética mediante microespectroscopia vibratoria multivariada del páncreas . Autores: Christoffer Nord, Maria Eriksson, Andrea Dicker, Anna Eriksson, Eivind Grong, Erwin Ilegems, Ronald Mårvik, Bård Kulseng, Per-Olof Berggren, András Gorzsás y Ulf Ahlgren. DOI:  10.1038/s41598-017-07015-z .

Leyenda de la imagen principal: una imagen producida digitalmente que ilustra cómo se pueden estudiar los cambios bioquímicos en el páncreas con el método descrito, sin necesidad de marcar con marcadores externos. Las estructuras verdes corresponden a una acumulación de proteínas de hoja beta que indican el desarrollo de diabetes tipo 2.

Montaje:  Daniel Harju

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