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Una nueva investigación, ganadora del gran premio 2020 del Premio Science & PINS de Neuromodulación, ha conseguido desarrollar mejores vectores de entrega y proteínas sensibles a la luz que juntas permiten una alteración precisa y mínimamente invasiva de los nervios. La estrategia abre el potencial para alcanzar de manera no invasiva, objetivos profundos en el cerebro, para tratar trastornos cerebrales.
Su aplicación en un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson también muestra que podría ser una forma de tratar los trastornos cerebrales dirigiéndose al sistema nervioso periférico, según publica la revista Science.
Al ir más allá de las estrategias centradas en el cerebro comúnmente aplicadas en neurociencia, los enfoques desarrollados por la investigadora Viviana Gradinaru, ganadora del premio, pueden ayudar a superar los obstáculos asociados con los tratamientos existentes para los trastornos cerebrales, muchos de los cuales no han pasado los ensayos clínicos.
«Espero que nuestro trabajo, así como los métodos para el mapeo anatómico y funcional del sistema nervioso periférico y su relevancia para la disfunción del sistema nervioso central puedan informar puntos de intervención y enfoques de terapias más tempranos», señala Gradinaru, profesora de Neurociencia e Ingeniería Biológica en el Instituto de Tecnología de California.
A pesar de la riqueza y la calidad de la investigación básica en neurociencia, los trastornos cerebrales siguen siendo algunas de las enfermedades más difíciles de diagnosticar o tratar en Estados Unidos.
En los últimos años, Gradinaru ha estudiado cómo la estimulación cerebral profunda a través de la optogenética, que utiliza la luz para controlar las neuronas que se han modificado genéticamente, puede tratar los trastornos cerebrales.
Su trabajo ha revelado que los investigadores necesitan poder acceder a poblaciones de células relevantes con herramientas menos invasivas y más precisas, incluidas aquellas que podrían penetrar la barrera hematoencefálica que protege el cerebro adulto, lo que permitiría la entrega de vectores sin cirugía e inyecciones intracraneales invasivas.
Aquellos que buscan comprender completamente las enfermedades cerebrales también deben intervenir antes, lo que requeriría que miren más allá del sistema nervioso central, por ejemplo, al sistema nervioso periférico.
En 2016, Gradinaru lideró el desarrollo de una nueva herramienta llamada ‘CREAR’ que permitió a los científicos entregar vectores virales adenoasociados (VVA), virus inofensivos que la mayoría de las personas transportan, a través de las barreras hematoencefálicas de ratones adultos.
Aquí, como se describe en su ensayo galardonado, ella y sus colegas buscaron mejorar la naturaleza sensible a la luz de la carga de proteínas u opsinas, entregada por los VVA diseñados para tratar enfermedades cerebrales. Al hacerlo, desarrollaron opsinas con una sensibilidad a la luz «excepcional«.
Probado en ratones, las opsinas funcionaron cuando las fuentes de luz utilizadas para dirigirlas se colocaron en un cráneo adelgazado, en lugar de implantarse directamente en el cerebro a través de fibras ópticas, la ruta más tradicional e invasiva.
La combinación de VVA de ingeniería con opsinas de diseño seleccionadas por aprendizaje automático por su sensibilidad a la luz sin precedentes permitió a los vectores penetrar grandes volúmenes de tejido en el cerebro de los ratones, mostró Gradinaru.
El equipo planteó la hipótesis de que podrían usar su enfoque para atacar las células cerebrales no neuronales que recientemente se cree que contribuyen a los trastornos cerebrales, incluidos los del sistema nervioso periférico y los que conducen a una barrera hematoencefálica comprometida.
En una prueba de esto en el sistema nervioso en el intestino de los ratones, demostraron que podría indicarle al sistema nervioso periférico que reduzca la producción de fibrillas de alfa-sinucleína amiloide, proteínas que se sabe que conducen los trastornos cerebrales.
Esto redujo los síntomas asociados con el párkinson en los ratones. Dirigirse al sistema nervioso intestinal de esta manera puede servir como una ruta futura prometedora para tratar la enfermedad de Parkinson, señala Gradinaru.
«El desarrollo de herramientas de administración de genes mínimamente invasivos y la identificación de nuevos objetivos terapéuticos dentro y fuera del cerebro pueden aumentar la accesibilidad y la eficacia de la neuromodulación», destacan los editores de Science Translational Medicine Mattia Maroso y Caitlin Czajka.
«La neuromodulación es un campo muy prometedor –añade Chong Li, CEO de PINS Medical–. La neuromodulación no solo brinda a los pacientes nuevas opciones y posibilidades de tratamiento, sino que también promueve la investigación colaborativa de expertos en diferentes áreas académicas».
octubre 15/2020 (Europa Press) Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.
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