Accionar un interruptor para poner fin al dolor

¿No sería genial si todo lo que tuviera que hacer fuese accionar un interruptor o presionar un botón para apagar el dolor, temblores, ansiedad, o incluso devolver la vista? Esa es la promesa de una nueva rama de la ciencia médica conocida como optogenética.

Desde febrero de 2016 un equipo de médicos que trabajan en Texas para un arranque en Michigan han sido la inyección de virus mediante ingeniería genética para llevar el ADN a partir de algas sensible a la luz en los ojos de 15 voluntarios cegados por una condición llamada retinitis pigmentaria. Su esperanza es que estas inyecciones de ADN en la retina se reingeniería de las células en el ojo que ordinariamente son insensibles a la luz para que los voluntarios se recuperarán al menos viendo en blanco y negro, borroso o visión granulada. El primer voluntario ya ha recibido su primera inyección y los investigadores están realizando un seguimiento de su progreso.

El uso de la terapia génica para restaurar la vista a los ciegos, al menos en ratones

La FDA dio una licencia para RetroSense Therapeutics, la empresa de biotecnología en Michigan, para llevar a cabo un ensayo clínico Fase I (a prueba de seguridad) con la Fundación Retina del Suroeste en Dallas, Texas, hasta finales de 2015, un total de 10 años después de que el doctor Ed Boyden, entonces un estudiante graduado en la Universidad de Stanford, satisfacía su curiosidad mediante el parpadeo de una luz azul en una célula nerviosa que estaba estudiando bajo un microscopio. La célula nerviosa "apagada". Boyden y su supervisión por el profesor Dr. Karl Deisseroth descubrieron que una luz azul en la corteza cerebral derecha de un ratón podría causar que se ejecutase en sentido antihorario. Apagando la luz, y el ratón podía correr en línea recta.

Pasaron otros cinco años antes de Zhuo-Hua Pan de la Universidad Estatal de Wayne en Detroit mostró que la misma técnica podría utilizarse para restaurar la visión en ratones ciegos, aunque es un procedimiento que la mayoría de nosotros pensaría dos veces antes de haber hecho en nosotros mismos. En primer lugar, el equipo de investigación identificó un compuesto de espuma de la charca conocida como una opsina. Ellos identificaron el gen que regula la opsina. Utilizan la ingeniería molecular para crear un virus que porta el gen de la opsina, e infectar el cerebro del ratón ciego con el virus. El gen se convierte en parte del ADN de las células en el cerebro necesaria para la vista, pero tiene que ser activado por la luz transmitida en el cerebro con un pequeño cable de fibra óptica. Después de este largo proceso, el ratón se puede ver otra vez.

Una aplicación más elegante para restaurar la visión en los seres humanos

Se han realizado mejoras en la técnica por lo que ahora es posible introducir genes en las células humanas sin infección viral y es posible hacer brillar una luz en el interior del cerebro sin tener que disponer de un cable de fibra óptica que cuelga fuera del cráneo. En este nuevo método de ingeniería genética de las células en la retina humana, la luz necesaria para ver la luz también es necesaria para activar los nervios recién reestructurados en el ojo. Los científicos creen que las células previamente insensibles en la retina van a empezar a responder a la luz de inmediato, aunque puede tomar meses o años para que el cerebro pueda empezar a reconocer y procesar la nueva información.

El tratamiento sólo cambia las células nerviosas para que se enciendan o apaguen en presencia de la luz. Ellos no pueden registrar el color. Sin embargo, la mayoría de los voluntarios para probar el procedimiento creen que tienen algo de visión, incluso la visión en blanco y negro, es mejor que no tener ninguna visión en absoluto.

Aplicaciones optogenética para la ansiedad, la enfermedad de Parkinson y el dolor

Optogenética, convirtiendo las células nerviosas dentro y fuera de ellas por la exposición a la luz, tiene una serie de aplicaciones distintas de devolver la vista a las personas que tienen retinitis pigmentosa. Entre las terapias optogenética en desarrollo son:

Ansiedad

Psiquiatra Karl Deisseroth no estaba satisfecho con la manera en que los medicamentos trabajaban para tratar la ansiedad, por lo que en 2004, en el que fundó un laboratorio para estudiar el uso de la luz como un tratamiento libre de drogas para la condición. Al principio, muchas personas estaban confundidos acerca de lo que está haciendo. Pensaron que estaba estudiando el cerebro, el uso de fibra óptica para observar el cerebro. En realidad él estaba haciendo terapia, cambiando el funcionamiento del cerebro, en lugar de observar cómo funciona.

El Dr. Deisseroth y sus colaboradores optaron por una cepa de ratones conocidos por su capacidad de ocultación. Estos ratones se pasan la mayor parte de su tiempo en espacios diminutos en la oscuridad evitar a los depredadores. A continuación, la ingeniería genética a los ratones para que tuvieran las neuronas sensibles a la luz en una región del cerebro conocida como la amígdala, que permite a los ratones y los seres humanos para procesar las experiencias terribles en recuerdos a largo plazo que ayuden a evitar situaciones peligrosas.

Posteriormente Deisseroth implanta un cable de fibra óptica en los cerebros de los ratones que suministra la luz azul dentro de la amígdala. En este caso, la luz azul "apagaba" las células del cerebro asociadas con la ansiedad y los ratones que habían aferrado a los lados de sus jaulas felizmente correteaban alrededor en busca de comida.

Enfermedad de Parkinson

Un problema universal en la enfermedad de Parkinson es que los medicamentos utilizados en su tratamiento se vuelven menos eficaces con el tiempo. Es casi como si estos fármacos causan partes del cerebro para "alterar" y ser insensible a más medicamento, sobre todo a la dopamina. Para combatir este problema, algunos neurólogos han empezado a recomendar estimuladores eléctricos implantables que entregan una corriente al cerebro para detener los temblores o para reiniciar el movimiento coordinado.

El Dr. Alexxei Kravitz y sus colegas de Stanford han estado estudiando las estructuras conocidas como vía indirecta-directa y las neuronas de proyección espinosa media (NPEM, para abreviar) para ver si la terapia de luz podría ser una manera más eficaz de tratar la enfermedad. Los números de NPEM directos tienen un tipo de receptor de dopamina, y los indirectos NPEM tienen otro. El equipo de Kravitz descubrió que la estimulación de las NPEM directos alivia el Parkinson, y la estimulación de las NPEM indirecta provoca el Parkinson. (En otras palabras, la dopamina y medicamentos para mantener los niveles de dopamina alta estimula algunas partes del cerebro que mejora los síntomas y otras partes del cerebro que empeoran los síntomas, por lo que no funciona el medicamento inevitablemente.) La optogenética puede hacer que sea posible para estimular a sólo aquellas neuronas que permitir el movimiento normal sin estimular otras neuronas que interfieren con él.

Dolor crónico

Científicos de la Universidad McGill de Montreal han encontrado una forma de modificar genéticamente las neuronas periféricas, células nerviosas fuera del cerebro y la médula espinal, de manera que puedan ser activados por la luz de derrotar el dolor crónico. Este método no requiere ningún tipo de cirugía cerebral, y que evita por completo los efectos secundarios de los fármacos analgésicos. Sin embargo, hasta la fecha, sólo se ha utilizado en los ratones en el laboratorio. Los ensayos en humanos todavía están algunos años de distancia.