La optogenética es una herramienta biológica emergente que combina técnicas ópticas, genéticas y de bioingeniería, posibilitando que las neuronas sean sensibles a la luz y permitiendo controlar sus actividades de modo individual, de acuerdo a las fuentes científicas.

Este control neuronal genéticamente dirigido “se efectúa utilizando unas proteínas microbianas llamadas opsinas junto con un procedimiento llamado entrega viral, apuntando a grupos específicos de neuronas”, explica a Efe el ingeniero biomédico Philipp Gutruf, de la Universidad de Arizona (UA) en EE.UU., uno de los principales investigadores en este campo.

Esta tecnología requiere actualmente efectuar implantes en el cerebro mediante cirugía, pero un dispositivo desarrollado por la UA, podría hacerla menos invasiva, con mínimas incisiones en el cuerpo y, por consiguiente, más factible médicamente.

Un equipo de investigadores liderado por Philipp Gutruf, profesor y miembro de la Facultad Craig M. Berge de la Universidad de Arizona (www.arizona.edu), ha desarrollado un diminuto dispositivo optogenético que puede iluminar la actividad de las neuronas sin necesidad de penetrar quirúrgicamente en el cráneo ni en el tejido cerebral.

Este dispositivo inalámbrico sin batería, que se implanta justo debajo de la piel de la cabeza, es tan delgado como una hoja de papel y tiene aproximadamente la mitad del diámetro de una moneda de diez centavos de dólar, y permitirá a los investigadores acercarse a nuevos tratamientos para diversos trastornos neurológicos y problemas psicológicos.

ILUMINANDO EL ENCÉFALO.

“Usamos luces LED de tamaño micro que funcionan con un electrónica inalámbrica y ultradelgada y son capaces de producir destellos de luz roja de alta intensidad, que pueden iluminar las neuronas, previamente sensibilizadas, mediante proteínas, a través del cráneo, sin penetración física”, explica Gutruf.

"Todo lo que sucede en el cerebro es el resultado de la actividad de las neuronas que envían y reciben señales formando redes complejas, que los científicos no comprenden completamente", explican desde UA.

"Estas redes neuronales son las que nos permiten tomarnos una taza de café, reírnos de un chiste o levantarnos de una silla. Pero cuando algunas de sus neuronas no envían y reciben las señales correctamente, esto puede provocar problemas como la epilepsia, la depresión, la adicción o el dolor crónico", matizan los científicos de esa universidad.

El equipo de Gutruf está desarrollando una serie de herramientas optogenéticas, que iluminan neuronas específicas del cerebro para excitar o suprimir su actividad, y utilizarlas en experimentos destinados a aumentar la comprensión de cómo funciona el cerebro y a desarrollar y probar curas potenciales para problemas como las dolencia neurodegenerativas.

Una de esas herramientas para suministrar luz a las neuronas es este dispositivo sin cables que han probado en colaboración con la Universidad Northwestern y que abre las puertas a futuras intervenciones optogenéticas menos invasivas en el cerebro.

Los experimentos de optogenética, realizados en modelos animales, requieren introducir en el cerebro una proteína sensible a la luz, que se adhiere a unas neuronas específicas. Luego, los científicos usan un pequeño dispositivo para enviar pulsos de luz solo a estas neuronas y modular su actividad.

La nueva herramienta desarrollada por la UA es tan potente que “es casi como usar una pequeña linterna de alta tecnología”, según Jokubas Ausra, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en el Laboratorio Gutruf y primer autor del trabajo.

TECNOLOGÍA PRECURSORA.

El denominado “dispositivo de simulación optogenética transcraneal inalámbrico” es el primero que puede enviar luz a través del cráneo sin necesidad de penetrar físicamente la barrera hematoencefálica, es decir, la red de vasos sanguíneos y tejido compuesta de células estrechamente unidas que impide que las sustancias dañinas penetren en el encéfalo.

Gutruf admite aún queda un largo camino por recorrer antes de que la optogenética esté disponible para los humanos.

"Cuando esto suceda dispondremos de esta tecnología precursora que permite entregar sin problemas luz a las neuronas en el cerebro o la columna vertebral, pudiendo ayudar a controlar afecciones como la epilepsia o el dolor crónico, sin cirugía invasiva ni el uso crónico de medicamentos opioides", apunta.

"Esta herramienta permitirá a los científicos realizar una amplia gama de experimentos que antes no eran posibles, posibilitándoles avanzar más rápidamente para descubrir los principios de funcionamiento del cerebro y desarrollar y probar tratamientos en entornos precisos”, recalca Gutruf.