HaloDA1.0: nuevo sensor permite rastrear dopamina y redes neuroquímicas del cerebro en tiempo real

La complejidad del cerebro humano radica en su vasta red de neuronas y neurotransmisores que orquestan funciones esenciales como la recompensa, el aprendizaje y el movimiento. Entre estos mensajeros, la dopamina juega un rol central y su alteración está implicada en trastornos como el Parkinson, la esquizofrenia y la adicción. Sin embargo, la capacidad de observar su comportamiento junto a otros neurotransmisores en tiempo real y en organismos vivos ha sido, hasta ahora, una barrera científica persistente.

En respuesta a esta limitación, un equipo de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Pekín, liderado por el profesor Li Yulong, ha desarrollado una sonda de fluorescencia de rojo lejano llamada HaloDA1.0. Esta innovación permite obtener imágenes multiplexadas en tiempo real de redes neuroquímicas dinámicas, abriendo nuevas posibilidades para entender cómo interactúan múltiples señales químicas en el cerebro.

HaloDA1.0: una nueva generación de sensores dopaminérgicos

El sensor desarrollado combina dos enfoques tecnológicos avanzados: el sistema de colorante químico cpHaloTag y la estrategia basada en la activación del receptor acoplado a proteína G, conocida como GRAB. Esta fusión tecnológica permite que HaloDA1.0 tenga una sensibilidad notable frente a la dopamina, cinética de respuesta en fracciones de segundo y una especificidad sin interferencias en rutas intracelulares posteriores.

A diferencia de sensores previos, que generalmente se limitaban a uno o dos neurotransmisores y operaban en rangos espectrales limitados, HaloDA1.0 actúa en el espectro de rojo lejano al infrarrojo cercano. Esto no solo mejora la penetración de la luz en tejidos biológicos, sino que también permite su integración con sensores fluorescentes verdes y rojos ya existentes, facilitando la obtención de imágenes tricolores en experimentos neurológicos complejos.

Imágenes tricolores de la química cerebral en acción

Los investigadores demostraron el potencial de HaloDA1.0 en diversos modelos experimentales: desde cultivos neuronales y cortes cerebrales agudos hasta peces cebra y ratones vivos. En cada caso, lograron registrar simultáneamente la actividad de la dopamina junto con otros neuroquímicos como la serotonina, noradrenalina, acetilcolina, ATP, calcio y AMPc.

Durante las pruebas, se observaron interacciones dinámicas entre los distintos mensajeros químicos en situaciones fisiológicas y conductuales como la búsqueda de recompensas, la actividad epiléptica inducida por convulsiones y la respuesta cerebral a ciertos fármacos. Estas observaciones no habrían sido posibles sin una tecnología capaz de captar múltiples señales químicas de forma simultánea y con resolución temporal subsegundo.

Implicaciones para la neurociencia y la medicina traslacional

La aparición de herramientas como HaloDA1.0 marca un cambio significativo en la neurociencia. Su capacidad de detectar señales neuroquímicas múltiples en tiempo real permite abordar preguntas antes inalcanzables sobre cómo se integran las señales dopaminérgicas con otros neurotransmisores para regular emociones, pensamientos y comportamientos.

Además, este desarrollo ofrece oportunidades clave en investigación traslacional. La capacidad de observar en tiempo real cómo se alteran las redes neuroquímicas en modelos de enfermedad podría facilitar la identificación de nuevas dianas terapéuticas, mejorar la evaluación de fármacos y acelerar la comprensión de mecanismos implicados en enfermedades neuropsiquiátricas como la depresión, la ansiedad y los trastornos del espectro autista.

Una plataforma tecnológica con proyección a futuro

Más allá de su utilidad actual, HaloDA1.0 sienta las bases para una nueva generación de sensores dirigidos a otros neurotransmisores que aún no cuentan con herramientas fluorescentes equivalentes en rojo lejano. Esta línea de innovación tiene el potencial de expandirse hacia sensores para GABA, glutamato o neuropéptidos, integrando mapas funcionales cerebrales cada vez más complejos y precisos.

Como plataforma tecnológica, la sonda desarrollada por el equipo del profesor Li Yulong redefine los límites de la neuroimagen funcional. Su contribución puede ser decisiva no solo para responder interrogantes fundamentales sobre el cerebro humano, sino también para avanzar hacia estrategias de intervención más efectivas y personalizadas en el tratamiento de enfermedades neurológicas.