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  • Jueves, 29 de Junio de 2017

El cerebro es un área de la Medicina que está desgraciadamente muy rezagada

Los neurocientíficos Boyden, Deisseroth y Miesenböck  repasan los avances logrados con la optogenética, una  técnica por la que han obtenido el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Biomedicina

El cerebro es un área de la Medicina que está desgraciadamente muy rezagada

La optogenética es una técnica que permite controlar con la luz el comportamiento de un animal vivo. Como en esa escena: el ratón de laboratorio está tranquilamente en su caja, aunque con un cable de fibra óptica saliendo de su cabeza; se enciende una luz y el animal empieza a correr; se apaga la luz, y se para.  Para apreciar la importancia del experimento hay que saber que la fibra óptica está llevando la luz a la región del cerebro que controla el movimiento donde reaccionan solo algunas neuronas específicas. Con la misma estrategia se puede actuar sobre la memoria, el miedo, la adicción, la depresión, la epilepsia, el párkinson… Una auténtica revolución. Los artífices de esta tecnología desarrollada ya en miles de laboratorios de todo el mundo son: Edward Boyden (Plano, Texas, EEUU, 1979), Karl Deisseroth (Boston, Massachusetts, 1971) y Gero Miesenböck (Braunau, Austria, 1965), premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en el apartado de Biomedicina. Los neurocientíficos han sido distinguidos por usar la luz para conocer y alterar el cerebro. Su repercusión en investigación básica, su aplicación clínica y sus posibilidades en el ámbito farmacéutico nos abrirá las puertas a uno de los órganos más complejos y desconocidos: el cerebro. 

La optogenética vio la luz en el sótano de la universidad de Stanford. Deisseroth, bioquímico de Harvard, tuvo claro que para comprender las enfermedades mentales hacían falta herramientas nuevas. Y se puso a buscarlas. Poco después de arrancar su labor de investigación, su grupo puso a punto una nueva técnica que usaba buenas ideas que se habían quedado temporalmente apartadas.

La técnica, que como afirman los neurocientíficos se aproxima ya a la investigación clínica, ayudará no solo a descifrar qué pasa en el cerebro de las personas con alzhéimer o a mejorar el tratamiento de las enfermedades mentales, sino también a entender el sustrato biológico de lo que nos hace únicos: nuestra personalidad y nuestras emociones. Este proceso existe en su versión actual  desde hace apenas unos años, pero ya es utilizada en miles de centros de investigación. 

Se acerca a la clínica con ensayos contra la ceguera y la adicción

Muchos científicos se hallan maravillados ante la optogenética que aporta -según han dicho- exactamente lo que necesitaban, pues permite una precisión sin precedentes en la investigación del cerebro vivo. “Hace posible contemplar, seriamente, la posibilidad de encontrar qué circuitos cerebrales participan en qué comportamiento y aspirar a mejorar de forma significativa el tratamiento de la enfermedad mental”, subrayan. Y todo esto ocurrirá en un área de la Medicina “que está desgraciadamente muy rezagada respecto a otros campos, dadas las lagunas en el comportamiento del órgano vivo”. 

¿En qué consiste la optogenética?  “En activar con luz (originada por un láser o un LED) grupos escogidos de neuronas a las que se les ha introducido una proteína sensible a la luz. Por ahora la técnica pertenece sobre todo al ámbito de la investigación básica, aunque ya han comenzado en Estados Unidos los primeros ensayos clínicos en que se emplea para tratar la ceguera por retinosis pigmentaria. En esta dolencia se destruyen las células de la retina sensibles a la luz; el tratamiento en ensayo se basa en restaurar la función de la retina usando la optogenética para hacer que otro tipo de células también presentes en ella se vuelvan fotosensibles”, explican  Boyden, Deisseroth y Miesenböck.

Pronto podrían comenzar también otros ensayos que usan la técnica contra algunas formas de dolor superficial y de sordera. En estas aplicaciones, y en el ensayo contra la retinosis pigmentaria, la optogenética se aplica a células en el ojo o el oído, más accesibles que las neuronas en el cerebro; en estos casos la técnica es, por tanto, una técnica menos invasiva que cuando se utiliza en el cerebro, algo que por ahora solo se ha hecho en animales de experimentación.

Karl Deisseroth: “Las aplicaciones médicas más próximas son las que afectan al sistema nervioso central” 

Deisseroth indica que las aplicaciones médicas más próximas son las que afectan al sistema nervioso periférico; probablemente se podrá utilizar la técnica en cualquier enfermedad que afecte a este sistema, como eliminar el dolor postquirúrgico y algunos tipos de ceguera. “Su aplicación es más compleja en procesos como el párkinson o la epilepsia, puesto que hay que intervenir en zonas muy concretas y profundas, y más aún en enfermedades psiquiátricas, sobre las que tenemos aún un profundo desconocimiento. Hoy por hoy nadie está utilizándola para tratar pacientes”, reconoce el doctor de Neurociencia por la Universidad de Stanford. 

El profesor Deisseroth compagina su labor asistencial como psiquiatra con la investigación básica y la docencia. Desde primero de carrera no ha abandonado Stanford, donde hoy es titular de la Cátedra DEH Chen de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento. 

El investigador sostiene que la  optogenética es principalmente una herramienta de ciencia básica. “Si conseguimos averiguar cómo funciona el cerebro, cualquier terapia será más precisa, más poderosa, más segura, más eficaz y más efectiva”, sentencia el científico de Stanford. “La gran promesa de la optogenética es facilitar una mejor comprensión de la función normal del cerebro”, recalca Gero Miesenböck, catedrático de la Universidad de Oxford. “La optogenética ha catalizado la transformación de la Neurociencia de una disciplina de observación a una de intervención”, al tiempo que Deisseroth añade que la técnica está sirviendo actualmente para guiar a la clínica, concretamente en terapias contra la adicción. 

“Los resultados obtenidos en modelos animales se han empleado para orientar tratamientos en humanos, como el de la adicción a cocaína y opiáceos, con resultados prometedores”, asegura. En estos trabajos esta herramienta terapéutica se empleó en ratones para identificar los efectos de la conducta adictiva en una región muy específica del cerebro; posteriormente se intervino en esa misma región en humanos con una técnica no invasiva, la estimulación magnética transcraneal. 

El que la técnica se utilice en animales como ratones o la mosca de la fruta, pero no en personas, obedece a que es una técnica agresiva que hace necesario introducir un cable de fibra óptica que lleve la luz al cerebro, por lo que antes de utilizarlo en personas se ha de garantizar su seguridad y valorar si su utilización está justificada.

Además, la optogenética está ofreciendo información relevante para el desarrollo de terapias específicas -de estimulación, conversación o farmacológicas- para enfermedades mentales. Y ha permitido encontrar en una región del cerebro implicada en el miedo y la ansiedad -la amígdala- una vía antiansiedad.

“Es solo el principio de lo que gracias a esta técnica podrá aprenderse sobre el cerebro, el órgano más desconocido, tanto sano como enfermo”, coinciden en señalar los investigadores. Para Deisseroth, otro “llamativo ejemplo” del potencial de la optogenética es el hallazgo de que una región profunda del cerebro, muy pequeña y específica, modula poderosamente la agresión violenta en ratones. Y es que para este psiquiatra de Stanford, el estudio de la naturaleza de la agresividad es “de apremiante importancia en el mundo moderno”.

Gero Miesenböck: “Comprendemos cada vez mejor la regulación del sueño”

“La optogenética  es como un mando a distancia que funciona con luz”, explica Gero Misenböck  (Braunau, Austria 1965), doctor en Medicina por la Universidad de Innsbruk.  En 2002, el científico austriaco había introducido en neuronas una proteína capaz de convertir la luz en electricidad (el lenguaje del cerebro), que por tanto podía provocar que las neuronas se activasen o desactivasen. Sin embargo, se encontró con dificultades técnicas que impedían su aplicación a gran escala. En 2004, Deisseroth y Boyden dieron con la solución sustituyendo la proteína que usaba Misenböck. “En la naturaleza, en el árbol de la vida, encontramos las moléculas que permiten activar neuronas, y que provienen de una alga unicelular. Fue un golpe de suerte”, reconocen los científicos. El cambio introducido pronto demostró que funcionaba correctamente.

Miesenböck está centrado en el estudio de los circuitos cerebrales que acumulan información a lo largo del tiempo, como el que regula el sueño y la vigilia. “No sabemos cómo ni por qué nuestra experiencia consciente se desvanece cuando nos quedamos dormidos –afirma-, pero lo que sí entendemos cada vez mejor –y la optogenética ha sido de gran ayuda- son los mecanismos del cerebro que regulan el sueño y la vigilia y cómo estos mecanismos nos impiden, por ejemplo, caminar dormidos”.

El investigador austriaco confiesa que una de sus motivaciones al desarrollar la optogenética fue querer entender “cómo la materia biológica genera las emociones o los estados de ánimo. Si generando patrones precisos de actividad eléctrica en el cerebro lográramos recrear percepciones, movimientos, recuerdos o emociones, tendríamos una poderosa herramienta para descubrir las señales neuronales que subyacen a estos aspectos de nuestra vida mental”.

Edward Boyden: “el cerebro es como un ordenador; la optogenética, el teclado que envía instrucciones”

Para Edward Boyden, catedrático de Ingeniería Biológica y del Cerebro en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la “belleza” de la optogenética es que permite “hablar el lenguaje natural del cerebro; podemos iluminar una neurona y se activará en milisegundos, y cuando apaguemos la luz las neuronas se inhibirán en milisegundos; podemos controlar la actividad neuronal con la precisión temporal del cerebro vivo intacto”.

Actualmente Boyden está inmerso en la búsqueda de tecnologías para mapear el cableado del cerebro y descifrar cómo se mueve la información por el cerebro en acción. Cree que uno de los principales retos es afinar aún más el grado de precisión de la técnica, de forma que sea posible controlar no ya pequeños grupos de neuronas, sino células individuales. 

No cree que la técnica ayudará a entender el cerebro totalmente. Cree que estamos solo ante una de las herramientas “que nos ayudarán a entenderlo. Si el cerebro es como un ordenador, la optogenética  es un teclado que envía instrucciones; ejerce un control exquisito del cerebro. No podemos explicar lo más elemental: cómo procesa el cerebro un pensamiento, una emoción, una sensación o una acción. Para ello, tendremos que mapear las redes del cerebro y ver cómo se transmite la información por esas redes, lo cual demandará muchas tecnologías y teorías novedosas”, apunta.

“En el cerebro todo es mucho más complejo de lo que imaginamos”, añade Boyden, al tiempo que resalta  la necesidad, en Neurociencia, de obtener la mayor precisión posible. “Tocar el cerebro es como tocar el piano. ¿Llegaremos a introducir en el cerebro información con un grado muy alto de resolución?”, se pregunta en voz alta el neurocientífico. 

Reconoce que su esperanza es que en las próximas décadas se pueda llegar a ver la estructura del cerebro, “visualizarlo en acción y controlar todas las células individuales del cerebro. Entonces podríamos hacer modelos computacionales y entender cómo emergen los pensamientos y las emociones de la red de circuitos cerebrales. Podríamos, incluso, identificar las zonas clave en el cerebro que intervienen en las enfermedades mentales, lo que a su vez generaría nuevos tratamientos”, dice ilusionado. 

Aspectos éticos sobre la posibilidad de controlar conductas

Sobre el temor que puede despertar esta técnica, Deisseroth considera necesario contemplar las implicaciones éticas derivadas de la posibilidad de controlar  y cambiar conductas. Este bioquímico de Harvard y médico y doctor en Standor, así como miembro del comité asesor del Proyecto BRAIN (promovido por el presidente de Estados Unidos, Barack Obama), advierte de que “la optogenética  ofrece el control específico del proceso cognitivo y del comportamiento en tiempo real, lo que puede resultar inquietante. Biólogos experimentales y médicos han tenido durante mucho tiempo la capacidad de cambiar comportamientos a través de intervenciones genéticas, farmacológicas, eléctricas y ambientales, por lo que  esta técnica, que ya se desarrolla en miles de laboratorios de todo el mundo, no plantea cuestiones éticas nuevas en lo fundamental”.

“Sin embargo, cuanto más precisa se vuelve la intervención, y a medida que avanza rápidamente el control de los circuitos neuronales que intervienen en las conductas, más necesario es discutir estas cuestiones desde el ámbito legal, ético, filosófico, de la educación… Desde las humanidades en sentido amplio”, alerta el profesor Deisseroth. En esta misma línea se posiciona Edward Boyden, quien considera que todas las tecnologías deben analizarse desde el punto de vista ético. “Es algo que siempre tenemos muy presente. Para mí  es clave que se abran debates sobre el uso de estas tecnologías y sobre el camino que queremos que siga la humanidad en el futuro”, reconoce.

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