Controlan células vivas mediante ultrasonidos

Científicos han modificado células de mamífero de tal modo que ahora es posible activar algunas de sus funciones mediante ultrasonidos.

Con este método, el equipo ha conseguido activar dichas funciones en células humanas cultivadas en una caja de Petri y también en células cerebrales dentro de ratones vivos.

El logro abre las puertas a un conjunto revolucionario de potenciales aplicaciones médicas.

Entre estas aplicaciones, cabe mencionar versiones no invasivas de estimulación cerebral profunda, marcapasos y bombas de insulina.

El avance es obra del equipo de Sreekanth Chalasani, del Instituto Salk en Estados Unidos.

Tal como argumenta Chalasani, una tendencia clara que se observa en muchas tecnologías es la de volverse inalámbricas.

Por otro lado, ya se sabe desde hace tiempo que el ultrasonido de ciertas frecuencias e intensidades puede atravesar los huesos, los músculos y otros tejidos, sin dañarlos ni causar otros problemas.

Esto lo convierte en una herramienta muy prometedora para manipular células en lo más profundo del cuerpo humano, desde fuera y sin contacto material con ellas.

Hace aproximadamente una década, Chalasani fue pionero en la idea de utilizar ondas ultrasónicas para estimular grupos específicos de células marcadas genéticamente, y acuñó el término “sonogenética” para describir esta clase de control.

En 2015, el grupo de Chalasani demostró que, en el gusano Caenorhabditis elegans, una proteína llamada TRP-4 hace que ciertas células sean sensibles a los ultrasonidos de baja frecuencia.

Cuando los investigadores añadieron TRP-4 a las neuronas del C. elegans, que normalmente no la tienen, consiguieron activar funciones en estas células mediante una ráfaga de ultrasonido.

En mamíferos, la TRP-4 no logra ese efecto.

Después de una larga búsqueda, los científicos encontraron finalmente una proteína que sí logra que las células humanas sean sensibles a la frecuencia de los ultrasonidos de 7 MHz: TRPA1.

La TRPA1 es una proteína de canal, conocida por permitir que las células respondan a la presencia de compuestos nocivos y por activar algunas funciones importantes (en especial la apertura de canal) en ciertas células del cuerpo humano, incluidas las del cerebro y el corazón.

El equipo de Chalasani descubrió que el canal también se abría en respuesta a los ultrasonidos en las células modificadas que habían sido preparadas adecuadamente.

En la actualidad, los médicos que tratan afecciones como la enfermedad de Parkinson y la epilepsia utilizan la estimulación cerebral profunda, que consiste en implantar quirúrgicamente electrodos en el cerebro, para activar determinados subconjuntos de neuronas.

La sonogenética podría sustituir algún día a este método: el siguiente paso en esta línea de investigación será muy posiblemente desarrollar un método de administración de terapia génica capaz de atravesar la barrera hematoencefálica, una barrera en torno al cerebro que dificulta mucho la llegada de medicamentos a este.

La sonogenética podría utilizarse también para activar células del corazón, como una especie de marcapasos que no requiere implantación.

Ya existen técnicas de administración de genes para introducir un nuevo gen (como por ejemplo el TRPA1) en el corazón humano.

Si entonces se utiliza un emisor externo de ultrasonidos para activar la función requerida en dichas células, eso podría revolucionar el campo de los marcapasos, tal como argumenta Chalasani.

Fuente: Nature Communications