Un reciente avance en optogenética acerca la posibilidad de que personas con parálisis o amputaciones puedan volver a moverse con precisión. Esta innovadora técnica fusiona 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”, explica Guillermo Herrera-Arcos, investigador mexicano especializado en biomecatrónica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde se desarrolló esta técnica hace una década.

Hugh Herr, coautor del estudio y reconocido investigador de biónica en el MIT, perdió ambas piernas a los 17 años en un accidente de escalada, lo que lo motiva en su trabajo.

La estimulación eléctrica y las neuroprótesis han avanzado significativamente en la recuperación de movilidad para personas amputadas o con parálisis hasta el momento. Recientemente, se supo que 43 tetrapléjicos lograron mover sus manos y que un paciente con Parkinson de 25 años volvió a caminar gracias a estas técnicas.

“El problema de la electroestimulación de las neuronas para controlar los músculos del cuerpo es que tiende a activar todo el músculo a la vez y al requerir demasiado esfuerzo, el control muscular se acaba perdiendo por agotamiento, entre 5 y 10 minutos después de haber iniciado el movimiento”, comenta Herrera-Arcos.

Para resolver esta dificultad, los investigadores del MIT han reemplazado los electrodos con tecnologías moleculares ópticas para controlar los músculos a través de la optogenética. Utilizaron ratones modificados genéticamente con una proteína sensible a la luz (canalrodopsina-2) e implantaron una pequeña fuente de luz cerca del nervio principal de la tibia, que controla los músculos de la parte inferior de la pierna. El resultado mostró que a medida que aumentaba la intensidad de 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 una contracción muscular gradual y constante.

“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”, explica Herrera-Arcos.

A partir de sus experimentos, los investigadores han desarrollado un modelo matemático de control muscular optogenético que ajusta la estimulación luminosa para alcanzar la fuerza deseada en el músculo. Con este modelo, han logrado estimular los músculos durante más de una hora sin provocar agotamiento, algo que la electroestimulación eléctrica solo ha conseguido durante 15 minutos.

Sobre la aplicación futura en humanos, Herrera-Arcos explica que “el paciente recibiría una inyección con una terapia genética, en la que iría el gen responsable de que las células respondan a la luz, y tendría implantado en la zona a mover un chip estimulable a través de pulsos de luz”. La idea es que, mediante un dispositivo como un móvil o reloj inteligente, una persona pueda activar mediante pulsos de luz el nervio que conecta con el músculo que desea mover, logrando así un control preciso.

El nuevo avance se destaca en la revista Science Robotics.

Fuente: Primera Hora