Los tumores cerebrales "hackean" la comunicación entre neuronas

España se destaca como líder en avances relacionados con los pacientes que padecen metástasis cerebral. Una reciente investigación arroja luces sobre por qué se producen pérdidas cognitivas en quienes tiene, tumores cerebrales. 

Escrito por María Fernanda Ramírez Ramos, periodista especializada en salud y redactora de INESALUD.

Un estudio, documentado en la prestigiosa revista científica Cancer Cell, ha surgido como resultado de una investigación multidisciplinaria encabezada por expertos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) sobre el cáncer cerebral. 

Ambos organismos han llegado a la conclusión de que los tumores cerebrales tienen la capacidad de "interferir" en la comunicación entre las neuronas. En este sentido, sugieren que la pérdida cognitiva en pacientes con metástasis cerebral puede deberse a dichas interferencias en los circuitos neuronales, ocasionadas por el cáncer. Así que la metástasis "hackea" la función del cerebro. 

"Cuando el cáncer se disemina en el cerebro altera la química cerebral, e interfiere así en la comunicación entre neuronas", señala el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas en un comunicado de prensa.

Asimismo, indica que esta hipótesis es muy diferente a la que es aceptada hoy en los entornos médicos. Por esta razón, estos descubrimientos podrían tener un gran impacto el diagnóstico y tratamiento de la metástasis y los tumores cerebrales. 

El propósito del grupo de investigadores era explorar la causa de las deficiencias cognitivas que afectan a casi la mitad de los pacientes con metástasis cerebral, que se calcula que es alrededor de un 44%. También buscaban identificar cómo estas deficiencias se manifiestan en cambios de comportamientos, pérdida de memoria o disminución de habilidades, como la capacidad de conducir, según confirmó Manuel Valiente, quien dirige el grupo de Metástasis Cerebral del CNIO y es uno de los autores de la investigación.

Inteligencia artificial al servicio de la ciencia

La investigación hace parte del proyecto europeo NanoBright, destinado a desarrollar nuevas tecnologías para el estudio del cerebro. En este caso, se aplicó la inteligencia artificial.

Los y las científicas analizaron la actividad eléctrica cerebral en ratones, comparando aquellos con metástasis y aquellos sin esta condición. Notaron que los patrones electrofisiológicos en los roedores con cáncer eran claramente diferentes entre sí. Para confirmar que esta disparidad se debía a la presencia de metástasis, recurrieron a la inteligencia artificial.

Desarrollaron un algoritmo automatizado y lo entrenaron con una amplia variedad de registros electrofisiológicos. El resultado fue impresionante, ya que el modelo pudo efectivamente detectar la presencia de metástasis en el cerebro. Incluso tuvo la capacidad de distinguir entre diferentes tipos de metástasis que provenían de tumores primarios distintos, como el cáncer de piel, de pulmón y de mama.

De esta forma lograron comprobar que cuando el cáncer se diseminaba al cerebro, alteraba la química cerebral e interfería en la comunicación entre las neuronas. Es decir que las alteraciones no son causadas únicamente por la presencia de masa de los tumores cerebrales, sino que hay cambios químicos. 

“Mediante aprendizaje automático hemos sido capaces de integrar todos los datos para crear un modelo que permite saber si en un cerebro hay o no metástasis mirando únicamente su actividad eléctrica. Esta aproximación computacional podría tener la capacidad incluso de predecir subtipos de metástasis cerebral en estadios iniciales. Es un trabajo totalmente pionero, que abre un camino inexplorado”, señala Liset Menéndez de La Prida, directora del Laboratorio de Circuitos Neuronales del Instituto Cajal (CSIC).

En resumen, los investigadores han confirmado que la metástasis cerebral deja una huella clara en la actividad cerebral, lo que abre la puerta a descubrimientos significativos, como la detección temprana de la metástasis cerebral. Asimismo, abre la posibilidad de implementar técnicas menos invasivas. 

Además, los y las científicas han identificado la molécula EGR1, fundamental en el deterioro cognitivo. Esto podría allanar el camino para el desarrollo de fármacos destinados a aliviar o incluso prevenir los problemas neurocognitivos en pacientes con metástasis cerebral.

Referencias bibliográficas

• Sanchez-Aguilera, M. Masmudi-Martín, A. Navas-Olive, P. Baena, C. Hernández-Oliver, N. Priego, L. Cordón-Barris, L. Alvaro-Espinosa, S. García,  S. Martínez, M. Lafarga, RENACER, M.Z. Lin, F. Al-Shahrour,  L. Menendez de la Prida and M. Valiente.“Machine learning identifies experimental brain metastasis subtypes based on their influence on neural circuits”. Cancer Cell (2023) 41, 1–13, September 11.https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.07.010