Investigadores de la Universidad de California en Davis (UC Davis), Estados Unidos, han desarrollado una herramienta no invasiva basada en proteínas, llamada 'Ca 2+- activated Split-TurboID' o 'CaST', para rastrear en minutos las neuronas y biomoléculas activadas en el cerebro por drogas psicodélicas, según se describe en 'Nature Methods'.
Psicodélicos como el LSD, la DMT y la psilocibina generan cada vez más interés como tratamiento para la depresión, el trastorno de estrés postraumático o el trastorno por consumo de sustancias, ya que promueven el crecimiento y el fortalecimiento de las neuronas y sus conexiones en la corteza prefrontal del cerebro.
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Esta nueva herramienta podría ayudar a los científicos a descubrir los beneficios de los tratamientos psicodélicos para pacientes con este tipo de trastornos.
"Es importante pensar en los mecanismos celulares sobre los que actúan estos psicodélicos", ha señalado la profesora adjunta de neurología en el Centro de Neurociencia y Facultad de Medicina de la UC Davis, Christina Kim. "¿Cuáles son? Una vez que sepamos eso, podemos diseñar diferentes variantes que se dirijan al mismo mecanismo pero con menos efectos secundarios", ha añadido.
Esta investigación proporciona a los científicos una nueva técnica que podría utilizarse para rastrear paso a paso los procesos de señalización molecular que son responsables de los efectos neuroplásticos beneficiosos de estos compuestos. Además, CaST realiza la tarea de etiquetado celular en un tiempo rápido, de 10 a 30 minutos en lugar de las horas que suelen tardar otros métodos de etiquetado.
"Diseñamos estas proteínas en el laboratorio para que se puedan empaquetar en ADN y luego introducir en virus adenoasociados inofensivos", ha apuntado Kim. Según ha explicado, "una vez que introducimos la herramienta CaST y estas proteínas en las neuronas, se incuban dentro de las células y comienzan a expresarse".
La herramienta CaST aprovecha los cambios en las concentraciones intracelulares de calcio, un marcador casi universal para rastrear la actividad de una neurona. Cuando las neuronas muestran una actividad alta, presentan niveles altos de calcio y CaST utiliza esta señal para marcar la célula con una pequeña biomolécula llamada biotina.
En el estudio, se administró a ratones la psilocibina psicodélica y luego se empleó CaST junto con biotina para identificar neuronas con un aumento de calcio en la corteza prefrontal. La corteza prefrontal es una zona afectada por muchos trastornos cerebrales y también una zona donde los psicodélicos promueven el crecimiento y el fortalecimiento neuronal.
Los investigadores también monitorearon las respuestas de espasmos de la cabeza en los ratones, que son el principal correlato conductual de las alucinaciones causadas por psicodélicos. El experimento de prueba de concepto proporcionó lo que Kim llamó "una instantánea de cámara" de las áreas de la corteza prefrontal activadas por la psilocibina.
Los científicos están trabajando ahora en métodos que permitan el etiquetado celular de todo el cerebro con la herramienta CaST. Además, están explorando formas de enriquecer la firma de proteínas individuales producidas por neuronas afectadas por psicodélicos.
El objetivo es identificar cómo los psicodélicos benefician los perfiles celulares de aquellos con trastornos cerebrales, dilucidando el proceso celular paso a paso de sus efectos terapéuticos.
Kim ha expresado a su vez interés en realizar futuros experimentos que utilicen la herramienta CaST para comparar la actividad neuronal inducida por psicodélicos con la actividad inducida por neuroterapéuticos no alucinógenos.
