Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.

New Radicals and new applications of Dynamic Nuclear Polarization of biological systems

Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is an emerging technique that could revolutionize the NMR study of small molecules at very low concentrations by the increase in sensitivity that results from transfer of polarization between electronic and nuclear spins. Although the underlying physics has been known for a long time, in the last few years there has been a lot of excitement on the chemistry and biology NMR community caused by the demonstration that the highly polarized nuclei that are prepared in solid state at very low temperatures (1-2 K) could be rapidly transferred to liquid samples at room temperature and studied in solution by conventional NMR techniques. In favorable cases several order of magnitude increases in sensitivity have been achieved. The technique is now mature enough that a commercial instrument is available. The efficiency of DNP depends on two crucial aspects: i) the efficiency of the nuclear polarization process and ii) the efficiency of the transfer from the initial solid state to the fluid state in which NMR is measured. The preferred areas of application (iii) will be dictated by situations in which the low concentration of the sample or its intrinsic low receptivity are the limiting factors .

Mapeo cerebral en el paciente despierto en las resecciones de tumoraciones cerebrales supratentoriales. Metodología, eficacia y seguridad de la técnica.

Estudio prospectivo sobre la realización de cirugía cerebral con el paciente despierto para la exéresis de lesiones cerebrales que afectan o se encuentran cerca de áreas elocuentes (área motora, sensitiva, del lenguaje y visual). El trabajo se centra en los grados de resección que se consiguen en esta clase de cirugía, metodología a seguir, tolerancia de los pacientes, evolución de la sintomatología tras la cirugía y complicaciones intra y postoperatorios.

Characterization of myocardial deformation in patients with different etiologies of left ventricular hypertrophy by using strain distribution from Magnetic Resonance Imaging

Introducción y objetivos. Se ha señalado que, en la miocardiopatía hipertrófica (MCH), la desorganización de las fibras regionales da lugar a segmentos en los que la deformación es nula o está gravemente reducida, y que estos segmentos tienen una distribución no uniforme en el ventrículo izquierdo (VI). Esto contrasta con lo observado en otros tipos de hipertrofia como en el corazón de atleta o la hipertrofia ventricular izquierda hipertensiva (HVI-HT), en los que puede haber una deformación cardiaca anormal, pero nunca tan reducida como para que se observe ausencia de deformación. Así pues, proponemos el empleo de la distribución de los valores de strain para estudiar la deformación en la MCH. Métodos. Con el empleo de resonancia magnética marcada (tagged), reconstruimos la deformación sistólica del VI de 12 sujetos de control, 10 atletas, 12 pacientes con MCH y 10 pacientes con HVI-HT. La deformación se cuantificó con un algoritmo de registro no rígido y determinando los valores de strain sistólico máximo radial y circunferencial en 16 segmentos del VI. Resultados. Los pacientes con MCH presentaron unos valores medios de strain significativamente inferiores a los de los demás grupos. Sin embargo, aunque la deformación observada en los individuos sanos y en los pacientes con HVI-HT se concentraba alrededor del valor medio, en la MCH coexistían segmentos con contracción normal y segmentos con una deformación nula o significativamente reducida, con lo que se producía una mayor heterogeneidad de los valores de strain. Se observaron también algunos segmentos sin deformación incluso en ausencia de fibrosis o hipertrofia. Conclusiones. La distribución de strain caracteriza los patrones específicos de deformación miocárdica en pacientes con diferentes etiologías de la HVI. Los pacientes con MCH presentaron un valor medio de strain significativamente inferior, así como una mayor heterogeneidad de strain (en comparación con los controles, los atletas y los pacientes con HVI-HT), y tenían regiones sin deformación.

Extracción de características para la clasificación de estados cognitivos a partir de imágenes FMRI

L’estudi de les funcions cerebrals humanes s’ha incrementat enormement durant els últims anys donada l’aparició de les imatges funcionals de ressonància magnètica (FMRI). Mentre que la tècnica s’ha emprat principalment en la localització de diferents funcions cerebrals, el problema de classificació d’estats cognitius ha estat poc explorat. L’estudi d’aquest problemaés important perquè pot servir com a eina per a detectar i seguir processoscognitius (seqüències d’estats cognitius) amb la finalitat de diagnosticarproblemes en el moment d’executar una tasca complexa.En aquest treball s’investiguen diferents aproximacions per a detectar l’estat cognitiu d’una persona prenent com a base la seva imatge de ressonància magnètica. En particular, s’han investigat varis mecanismes de sel·lecció de característiques així com mètodes d’aprenentatge automàtic pelproblema de la discriminació d’estats cognitius procedents d’estimuls auditius.Es presenten els resultats d’un estudi sobre estímuls musicals.

Alteracions de l’excitabilitat cortico-espinal en pacients amb dany axonal difús d’origen traumàtic

Aquest treball ha estat dirigit a investigar les característiques de l’excitabilitat cortical del sistema motor en el dany axonal difús (DAD), conseqüència d’un Traumatisme Cranioencefàlic greu (TCE). Hem aplicat diversos paradigmes d'estimulació magnètica transcranial (TMS) de polsos simples, sobre l'escorça motora, per avaluar l'excitabilitat cortical i els mecanismes excitatoris i inhibitoris. Els paràmetres inclouen el llindar motor en repòs (MT), l’àrea sota la corba dels potencials motors evocats compostos (MEP), corbes d’estímul resposta, la variabilitat dels MEPs i la durada del període de silenci (SP). El grup de pacients en general va mostrar un MT més alt que els pacients, àrees dels MEPs més petites, i menor increment en les corbes en comparació amb els controls normals (p <0,05). Les alteracions en l'excitabilitat van ser significativament més pronunciades amb l'augment de la gravetat del DAD (p <0,005) i la presència de deteriorament motor (p <0,05), mentre que la coexistència de lesions focals no va afectar el grau dels canvis del MEPs. La variabilitat dels MEPs va ser significativament menor en el grup que presentava sols dèficit motor (P<0,05). La inhibició cortical, segons mostrava la durada del SP, no va mostrar diferències significatives en cap dels grups de pacients. En conclusió, les nostres troballes reforcen el concepte de que l’alteració dels fenòmens excitatoris i inhibitoris en l'escorça motora no son processos paral•lels, i aporten informació sobre els diferents patrons d’alteració en el DAD. A més, aquestes dades suggereixen que les alteracions en els mecanismes excitatoris corticoespinals es determinen principalment per la gravetat del DAD i mostren una relació significativa amb l’afectació clínica en relació a la funció motora després d'un TCE greu que afecta difusament les connexions corticals del sistema motor. Des d'un punt de vista clínic, aquest estudi indica que la neurofisiologia hauria de ser considerada com una exploració complementaria a l’exploració neurològica en el TCE greu.

Correlació entre resposta radiològica i resposta patològica en pacients amb càncer de mama tractades amb quimioteràpia neoadjuvant.

En pacients amb càncer de mama la ressonància magnètica és superior a altres exploracions per a monitoritzar la resposta a la quimioteràpia neoadjuvant. Analitzem la correlació entre resposta completa radiològica(RCr) valorada amb RM i resposta completa patològica (RCp), globalment i en funció dels diferents immunofenotips. Es tracta d´un estudi clínic, retrospectiu, on s´han inclòs 103 pacients tractades amb quimioteràpia neoadjuvant. Totes les pacients incloses disposaven de RM inicial i de RM post-quimioteràpia. La sensibilitat de la RM per a detectar RCp és d´un 82% i l´especificitat d´un 71%. El valor de sensibilitat més alt, del 100%, s´ha objectivat en els tumors triple negatius. La concordança global entre RCr i RCp és d´un 74%.

Pacientes con Enfermedad de Alzheimer Presenil: Hallazgos con RM de alto campo (3T).

La enfermedad de Alzheimer (EA) Presenil se inicia antes de los 65 años, y ha sido relacionada con una diferente presentación clínica a la EA senil. En neuroimagen, se ha descrito un patrón de atrofia cerebral concordante con las diferencias clínicas. Se realizaron estudios de RM cerebral de alto campo (3T) a pacientes con EA presenil, EA senil y controles, que se procesaron para valorar diferencias en el grosor cortical. Se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas de grosor cortical en entre los tres grupos, observando patrones diferenciados que son congruentes con lo descrito en la literatura previa.

Medida de acoplamientos dipolares residuales en moléculas orgánicas

En aquest treball es descriu la preparació i l’ús d’un gel comprimit de polimetilmetacrilat (PMMA) com a mitjà d’alineament anisotròpic necessari per a la mesura de constants d’acoplament dipolars residuals (RDCs) mitjançant espectroscopia de Resonància Magnètica Nuclear (RMN). S’ha estudiat la variació del grau d’ordre del mitjà en funció de la seva compressió axial i s’han implementat diferentes versions de l’experiment HSQC amb la intenció de determinar quins mètodes són els més idonis per a la mesura de RDCs en termes de sensibilitat, resolució i precissió. El mètode s’ha aplicat en l’estudi conformacional de l’ibuprofen.

Microwave absorption and magnetization tunneling in Mn12-acetate molecular clusters

In this paper we study the effect of microwave absorption on the quantum relaxation rate of Mn12 molecular clusters. We have determined first the resonant frequencies of a microwave resonator containing a single crystal of Mn12-Acetate and measured initial isothermal magnetization curves while microwave power was put into the resonator. We have found that the tunneling rate changes one order of magnitude for certain frequencies. This suggests that the microwave shaking of the nuclear spin and molecular vibrational degrees of freedom is responsible for the huge increasing of the tunneling rate.

Magnetic relaxation of a one-dimensional model for small particle systems with dipolar interactions: Monte Carlo simulation

Atribution as a function of the time are analyzed and this study leads to a deeper knowledge of the microscopic processes involved in the magnetic relaxation

Computational calculations of magnetic relaxation and viscosity in small magnetic grains

In this article we present a phenomenological model which simulates very well the mag¿ netic relaxation behavior experimentally observed in small magnetic grains and single domain particles. In this model, the occurrence of quantum tunneling of magnetization below a certain temperature is taken into account. Experimental results for different materials are presented to illustrate the most important behavior deduced from our model