Lograr que personas con parálisis o amputaciones vuelvan a moverse con precisión está más cerca gracias a un nuevo avance en la optogenética, una técnica que combina las ciencias ópticas y genómicas.
“La optogenética consiste en editar genéticamente las células neuronales para que expresen proteínas sensibles a la luz, lo que permite controlar la actividad de esas células al exponerlas a la luz”, explicó Guillermo Herrera-Arcos, investigador mexicano del MIT, en una entrevista con EFE.
Herrera-Arcos, investigador de biomecatrónica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), señaló que este avance ha sido publicado en la revista Science Robotics. El propio coautor de este estudio, Hugh Herr, prestigioso investigador de biónica del MIT, sufrió la amputación de sus dos piernas a los 17 años debido a un accidente mientras escalaba.
Superando Barreras
Hasta ahora, la estimulación eléctrica y las neuroprótesis han logrado grandes progresos para que las personas amputadas o con parálisis recuperen la movilidad. Esta semana, se ha conocido que 43 tetrapléjicos han vuelto a mover las manos, y hace unos meses, un enfermo de Parkinson de 25 años logró caminar gracias a esta técnica.
“El problema de la electroestimulación de las neuronas para controlar los músculos es que tiende a activar todo el músculo a la vez, y al requerir demasiado esfuerzo, el control muscular se pierde por agotamiento entre 5 y 10 minutos después de iniciado el movimiento”, apunta Herrera-Arcos.
Para superar esta dificultad, los investigadores del MIT han sustituido los electrodos por tecnologías moleculares ópticas para controlar los músculos mediante optogenética. Utilizando ratones modificados genéticamente con una proteína sensible a la luz (canalrodopsina-2), les implantaron una pequeña fuente de luz cerca del nervio principal de la tibia.
El resultado mostró que al aumentar la pulsión luminosa, también se incrementaba la fuerza del músculo. A diferencia de la estimulación eléctrica, que activa todo el músculo a la vez, el control optogenético produce un aumento constante y gradual de la contracción del músculo.
“A medida que cambiamos la estimulación óptica que suministramos al nervio, podemos controlar proporcionalmente, de forma casi lineal, la fuerza del músculo. El proceso es similar a la manera en la que nuestro cerebro mueve los músculos, de ahí que el control sea mayor que con la estimulación eléctrica”, agrega Herrera-Arcos.
Basándose en estos experimentos, los investigadores han creado un modelo matemático de control muscular optogenético que ajusta la estimulación luminosa del músculo para alcanzar la fuerza deseada. Han logrado estimular los músculos durante más de una hora sin cansarlos, algo que la electroestimulación eléctrica solo ha conseguido durante 15 minutos.
Aplicación en Personas
Sobre cómo se aplicaría este hallazgo en personas en el futuro, Herrera-Arcos explica que “el paciente recibiría una inyección con una terapia genética, que incluiría el gen responsable de que las células respondan a la luz, y tendría implantado un chip en la zona a mover, estimulable a través de pulsos de luz”.
La idea, agrega, es que mediante un móvil, reloj inteligente o similar, una persona pueda activar, mediante pulsos de luz, el nervio que conecta con el músculo que quiere ejercitar y moverlo con gran precisión.
El reto ahora es “introducir proteínas fotosensibles en el tejido humano de forma segura”, subraya Herrera-Arcos. Hace años, experimentos con ratas mostraron que estas proteínas sensibles a la luz pueden desencadenar una respuesta inmunitaria que las inactiva e incluso causar daño muscular y celular.
“Nuestro objetivo es diseñar nuevas proteínas sensibles a la luz y estrategias para entrenarlas sin que desencadenen una respuesta inmunitaria indeseada”, concluye.
Los investigadores están convencidos de que sus hallazgos beneficiarán en el futuro a personas que han sufrido accidentes cerebrovasculares, amputaciones de extremidades y lesiones medulares, así como a otras que tienen mermada la capacidad de controlar sus extremidades.
