Crean un modelo con luz para regresar la movilidad a personas amputadas o con parálisis

Lograr que personas con parálisis o amputación de extremidades puedan moverse con precisión está más cerca gracias a un nuevo avance en la optogenética, una técnica que combina 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 estas células al exponerlas a la luz”, explica Guillermo Herrera-Arcos, investigador mexicano en el MIT, en una entrevista con EFE.

Herrera-Arcos, especialista en biomecatrónica en el MIT, la universidad donde se desarrolló esta técnica hace una década, forma parte del equipo que ha logrado este avance, publicado en la revista Science Robotics. Hugh Herr, coautor del estudio y experto en biónica del MIT, sufrió la amputación de sus piernas a los 17 años debido a un accidente de escalada.

Hasta ahora, la estimulación eléctrica y las neuroprótesis han logrado grandes avances para que las personas con parálisis o amputaciones recuperen la movilidad. Recientemente, se supo que 43 tetrapléjicos pudieron mover las manos, y un enfermo de Parkinson desde hace 25 años volvió a caminar gracias a esta técnica.

Tecnología

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“El problema de la electroestimulación de las neuronas para controlar los músculos es que tiende a activar todo el músculo a la vez, lo que causa agotamiento y pérdida de control muscular entre 5 y 10 minutos después de iniciar el movimiento”, señala Herrera-Arcos.

Para superar esta dificultad, los investigadores del MIT han utilizado tecnologías moleculares ópticas para controlar los músculos mediante optogenética. Modificaron genéticamente ratones con una proteína sensible a la luz (canalrodopsina-2) e implantaron una fuente de luz cerca del nervio principal de la tibia, que controla los músculos de la parte inferior de la pierna. A medida que aumentaba la luz, también lo hacía la fuerza del músculo.

A diferencia de la estimulación eléctrica, que activa todo el músculo simultáneamente, el control optogenético permite un aumento gradual y constante de la contracción muscular. “Podemos controlar proporcionalmente, de forma casi lineal, la fuerza del músculo ajustando la estimulación óptica”, agrega Herrera-Arcos.

Basándose en sus experimentos, los investigadores han creado un modelo matemático para ajustar la estimulación luminosa y alcanzar la fuerza deseada en el músculo. Esto ha permitido estimular los músculos durante más de una hora sin fatigarlos, algo que la electroestimulación solo logra por 15 minutos.

Preguntado sobre la aplicación en humanos, Herrera-Arcos explica que “el paciente recibiría una inyección con una terapia genética que introduce el gen para que las células respondan a la luz, junto con un chip implantado que se estimula mediante pulsos de luz”. Con un dispositivo como un móvil o reloj inteligente, una persona podría activar el nervio correspondiente y mover el músculo con precisión.

El reto ahora es “introducir proteínas fotosensibles en el tejido humano de manera segura”, subraya el investigador, ya que estas proteínas pueden desencadenar una respuesta inmunitaria no deseada en experimentos con ratas. “Nuestro objetivo es diseñar nuevas proteínas sensibles a la luz y estrategias para evitar esta respuesta inmunitaria”, concluye.

Los investigadores creen que sus hallazgos beneficiarán en el futuro a personas con accidentes cerebrovasculares, amputaciones de extremidades, lesiones medulares y otras condiciones que afectan el control de sus extremidades.