SIMFp – Sistema d'Imatge Multimodal i Funcional Preclínica
La infraestructura SIMFp (Sistema d’Imatge Multimodal i Funcional Preclínica) proporciona una plataforma avançada per a l’obtenció d’imatge in vivo en petits animals, principalment ratolí i rata. El sistema combina diferents modalitats d’imatge que permeten analitzar simultàniament l’estructura anatòmica, l’activitat metabòlica, els processos moleculars i la dinàmica cel·lular, proporcionant una visió integral dels models experimentals.
La infraestructura destaca especialment per la integració de tecnologies d’imatge òptica i nuclear, que permeten estudiar des de l’expressió gènica o la migració cel·lular fins a la localització anatòmica precisa de lesions o processos fisiopatològics. En el context de la recerca biomèdica, la imatge preclínica multimodal s’ha consolidat com una tecnologia essencial per comprendre els mecanismes de la malaltia i avaluar noves estratègies terapèutiques.
Descripció del sistema
La infraestructura combina dues plataformes principals:
• Sistema d’imatge òptica LAGO(Spectral Instruments Imaging) per a bioluminescència i fluorescència.
• Sistema modular MOLECUBES, que integra modalitats de PET, SPECT i CT per a imatge molecular i estructural d’alta resolució.
Aquesta combinació converteix el SIMFp en una infraestructura singular, ja que la integració de la plataforma LAGO amb el sistema modular MOLECUBES és actualment única a Espanya, permetent combinar imatge òptica d’alta sensibilitat amb tècniques d’imatge nuclear i tomogràfica.
Els mòduls PET, SPECT i CT del sistema MOLECUBES poden operar de manera independent, tot i que habitualment les adquisicions amb PET i SPECT es co-registren amb CT.
Tant l’àrea on es troba el LAGO com el micro PET/SPECT/CT disposen d’un equip d’anestèsia inhalatòria, control tèrmic i sistemes de posicionament multimodal, cosa que permet realitzar estudis complexos mantenint les condicions fisiològiques de l’animal durant l’adquisició d’imatge. A més, els mòduls del sistema MOLECUBES incorporen la possibilitat de monitoritzar l’ECG de l’animal, així com la respiració.
Característiques de l'equip
Imatge òptica (bioluminescència i fluorescència)
El sistema LAGO permet realitzar estudis de bioluminescència (BLI) i fluorescència (FLI) amb una sensibilitat extraordinàriament alta gràcies a una càmera CCD refrigerada (-90 ºC) d’alt rendiment i un sistema d’il·luminació LED multiespectral (20 LEDs).
Entre les seves característiques principals destaquen:
• Detecció de senyals lumíniques molt dèbils, ideal per a estudis d’expressió gènica o seguiment cel·lular.
• Ampli camp de visió (fins a 25 × 25 cm) que permet analitzar diversos animals simultàniament.
• Capacitat per estudiar fins a 10 ratolins simultàniament.
• Sistema de filtres espectrals per a anàlisis multicanal de fluorescència.
• Calibració absoluta que evita ajustar paràmetres entre adquisicions.
Imatge PET (β-CUBE)
La modalitat PET permet estudiar processos metabòlics i moleculars mitjançant radiofàrmacs emissors de positrons, com ¹⁸F, ⁶⁸Ga o ⁸⁹Zr.
El mòdul β-CUBE ofereix:
• Resolució espacial inferior a 850 µm
• Alta sensibilitat (>12 %)
• Adquisicions dinàmiques per a estudis cinètics
• Imatge de cos complet en ratolí i rata
• Possibilitat d’imatge multi-animal simultània.
Imatge SPECT (γ-CUBE)
El mòdul SPECT permet la captura d’imatge nuclear utilitzant radioisòtops emissors gamma com ⁹⁹ᵐTc o ¹⁷⁷Lu.
Les seves principals característiques inclouen:
• Resolució inferior a 500 µm
• Col·limadors específics per a ratolí i rata
• Imatge de cos complet
• Estudis multiisotòpics
• Monitorització fisiològica durant l’adquisició.
Tomografia computada (X-CUBE CT)
El sistema CT proporciona imatges anatòmiques d’alta resolució amb voxels de fins a 50 µm, permetent visualitzar amb gran precisió estructures òssies i teixits tous.
Entre les seves capacitats destaquen:
• Imatge anatòmica d’alta resolució
• Estudis de cos complet
• Adquisicions sincronitzades amb respiració o batec cardíac
• Reconstrucció iterativa avançada
• Excel·lent contrast de teixits.
A més, la CT permet la correcció d’atenuació i el co-registre anatòmic per a PET i SPECT.
Aplicacions de la tecnologia
La plataforma SIMFp permet realitzar estudis avançats en múltiples àrees de recerca biomèdica, combinant informació funcional, molecular i anatòmica.
Investigació en càncer
Una de les aplicacions més esteses de la imatge multimodal és l’estudi de la progressió tumoral i la resposta a diferents teràpies.
• PET amb ¹⁸F-FDG per estudiar el metabolisme glucídic tumoral.
• Bioluminescència per monitoritzar cèl·lules tumorals modificades genèticament que expressen luciferasa.
• CT per localitzar tumors i metàstasis.
Aquesta combinació permet seguir l’evolució tumoral en el mateix animal al llarg del temps i avaluar teràpies antitumorals experimentals.
Desenvolupament i avaluació de fàrmacs
La imatge preclínica és essencial en recerca farmacològica i desenvolupament de nous medicaments. Alguns exemples són:
• PET per estudiar la biodistribució d’anticossos o nanopartícules terapèutiques.
• SPECT per avaluar la captació de radiotraçadors dirigits a receptors específics.
• Imatge òptica per monitoritzar respostes cel·lulars induïdes per fàrmacs.
• Desenvolupament de nanopartícules amb fluorescència i tracers PET, com en la detecció de ganglis sentinella.
Aquestes tècniques permeten analitzar farmacocinètica, farmacodinàmica i eficàcia terapèutica de manera no invasiva.
Neurociència
En el camp de la neurociència, la imatge PET preclínica permet estudiar processos cerebrals com:
• Metabolisme neuronal (¹⁸F-FDG).
• Neuroinflamació (traçadors dirigits a TSPO).
• Activitat sinàptica (lligands per a receptors i transportadors).
• Neurodegeneració (visualització de β-amiloide i tau en models d’Alzheimer).
Permet estudiar la progressió de la patologia i l’efecte de teràpies emergents de manera no invasiva.
Immunologia i infeccions
Les tècniques d’imatge òptica preclínica permeten estudiar en temps real processos immunològics i infecciosos amb gran sensibilitat.
• Seguiment de cèl·lules immunitàries marcades.
• Monitorització d’infeccions bacterianes o virals mitjançant bioluminescència.
• Anàlisi de processos inflamatoris i dinàmica de la resposta immune.
Finançament
Aquest equip ha estat finançat íntegrament amb fons europeus (convocatòria 2021 d’adquisició d’equipament científic-tècnic, Fons Next Generation EU, Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència / Projecte EQC2021-007451-P), per un import d’1.039.346 €.
Ubicació
El SIMFp està ubicat a la Unitat d’Experimentació In Vivo del campus de medicina de Bellvitge.