En la presente
columna nos gustaría presentarles nuevas técnicas y métodos tecnológicos que
permiten avanzar en el sector de la salud, de la medicina y de la biología en
general. A veces hablamos de sensores y procesos de detección novedosos para
poder diagnosticar o monitorear la progresión de enfermedades en una población
a menor costo, en otras ocasiones hablamos de las técnicas nuevas de
tratamiento de aquellas enfermedades que nos afectan y cuyas formas de curación
provocan efectos secundarios indeseables o nefastos como la quimioterapia. Hoy
presentamos una nueva forma muy práctica de modificar o manipular funciones
fisiológicas, que pueden ser tan importantes como el latido del corazón, a
partir de la luz. Efectivamente, se puede controlar la expresión (o respuesta)
de algunas neuronas o algunos genes cuando se excitan externamente con luz: eso
es la optogenética.
Una técnica muy reciente que utiliza la
genética
Al final del
siglo XX, Francis Crick, (Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1962 por su
descubrimiento de la estructura molecular de los ácidos nucleicos que conforman
el ADN con James Watson y Maurice Wilkins) había descrito la posibilidad de
utilizar luz para controlar la actividad neuronal, ya que algunas células
podían responder a esa estimulación externa. Desde el año 2002, se empezaron a
modificar genes para poder manipular su respuesta con fuentes de luz externas y
en el 2005 se demostró que el comportamiento de animales se podía controlar de
esa manera. Tan sólo cinco años después, la técnica de optogenética ganaba un
reconocimiento prestigioso: fue elegida “el método del año” entre todas las
disciplinas de la ciencia y de las ingenierías.
Principios y utilización
Aunque la manipulación
genética necesaria sea un poco delicada y reservada a especialistas, el
principio de funcionamiento del control optogenético es relativamente sencillo,
la respuesta es muy rápida y se puede utilizar en animales que no se tienen que
inmovilizar. La idea central es de poder introducir canales y enzimas
específicos activables con luz, modificando genes. De esa manera, la luz será
absorbida por ellos y, sin modificar el resto de la fisiología del cuerpo,
podrá arrancar mecanismos deseados como el control de neuronas y el control de
metabolismo de células. Se ha avanzado tanto últimamente que ya se ha
demostrado que se podían controlar los movimientos de mamíferos manipulando
“ciertos eventos bioquímicos” como la activación o inhibición de algunas metas
(proteínas o neuronas). La posibilidad de elegir precisamente estas metas así
como las funciones y acciones que controlará la estimulación luminosa es la
gran ventaja de la técnica. Además, la respuesta a la luz es bastante rápida,
del orden de unos milisegundos, lo que no frena la actividad normal del animal
estudiado.
Vídeo de un ratón cuyos movimientos pueden estar controlados por luz
Cuando se activa la luz, empieza a correr en círculos (se activa la parte motriz de la izquierda)
Stanford University
Otra ventaja es
justamente que se puede acoplar a la tecnología avanzada accesible hoy en día
en óptica. Efectivamente, se puede conectar la zona deseada relativamente
simplemente a una fibra óptica para que el método no sea muy invasivo o
doloroso. La luz que se utiliza también puede atravesar la piel y no se
necesitan intensidades muy altas para observar el efecto. Por lo tanto, no se
tiene que realizar una intervención quirúrgica para acoplar la fuente de luz
con el cuerpo del animal y se pueden adaptar parches o cascos especiales con
lucecitas de tipo LED, como los que están en los faros de coches o en las
lámparas comerciales actualmente.
La optogenética
es entonces una técnica de control poco costosa y se puede emplear para
realizar estudios de investigación para entender mejor varias enfermedades importantes
como la de Parkinson o la esquizofrenia por ejemplo. También se ha reportado la
utilización de la optogenética para modificar las funciones cardíacas; en este
caso la luz actúa sobre las células del corazón responsables del latido y se
emplea como marcapasos no invasivo, controlando el ritmo del corazón. Si se
emplea de manera temprana, en el embrión, se pueden incluso corregir
malformaciones o disfunciones. No cabe
duda que ayudará también a avanzar en el campo de las neurociencias. Finalmente
la luz nos sigue iluminando incluso en campos que no nos imaginábamos.
Video en inglés que resume lo que es la técnica de optogenética.
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