Investigadores de la Universidad de Virginia son pioneros en el uso de ultrasonido focalizado para desafiar la barrera protectora del cerebro para que los médicos puedan, por fin, administrar muchos tratamientos directamente en el cerebro para combatir las enfermedades neurológicas.

El enfoque, esperan los investigadores, podría revolucionar el tratamiento para afecciones desde el Alzheimer hasta la epilepsia y los tumores cerebrales, e incluso ayudar a reparar el daño devastador causado por un derrame cerebral.

Richard J. Price, PhD, de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ingeniería de la UVA, está utilizando ondas de sonido enfocadas para superar la “barrera hematoencefálica” natural, que protege al cerebro de los patógenos nocivos.

Su enfoque tiene como objetivo romper la barrera solo donde sea necesario, y solo cuando sea necesario, y luego ofrecer tratamientos de manera exquisitamente precisa.

“La barrera hematoencefálica es uno de los mayores desafíos, si no el mayor, para la administración de medicamentos para el sistema nervioso central“, explicó Price.

“La evolución nos dio esta barrera porque el sistema nervioso central necesita protección.

El problema ahora es que queremos entregar algo a esas células y la evolución ha tenido millones y millones de años para optimizar una solución para detenerlo. … Así que estoy tratando de eludir la biología con la física”.

El ultrasonido focalizado enfoca las ondas de sonido dentro del cerebro de manera similar a como una lupa puede enfocar la luz, lo que permite a los médicos manipular el tejido sin cortar el cráneo.

Mientras tanto, la resonancia magnética (MRI) les permite ver lo que sucede dentro del cerebro en tiempo real.

Mientras Price, un ingeniero biomédico, está desarrollando sus técnicas en el laboratorio, los médicos ya están utilizando la tecnología para tratar afecciones como el temblor de Parkinson.

Price se maravilla de la especificidad del enfoque.

“Con la resonancia magnética, podemos ver el objetivo, ya sea un tumor cerebral o tal vez es una parte del cerebro en la que queremos hacer terapia génica, y podemos seleccionarla; en realidad podemos hacer un plan de tratamiento y decir, solo deseamos abrir la barrera [sangre-cerebro] allí.

El otro 95% del cerebro, ni siquiera lo tocamos“, dijo Price, el director de investigación del Centro de Ultrasonidos Centrados de UVA.

“Luego, cuando aplicamos el ultrasonido focalizado, se abre la barrera allí durante unas horas. Nos permite transmitir la terapia génica y luego se cierra de forma natural”.

La terapia génica introducida mediante ultrasonido focalizado esencialmente reprogramaría las células defectuosas.

Para los tumores cerebrales, Price está explorando el potencial del uso de ultrasonido focalizado para administrar terapia génica a través de “nanopartículas de penetración profunda”.

Las nanopartículas, diseñadas por los colaboradores de Price en la Universidad Johns Hopkins, “están diseñadas específicamente para penetrar el tejido extremadamente bien“, dijo.

El problema ha sido transportarlas a donde se necesitan, a menudo en el interior del cerebro, y Price dice que el ultrasonido enfocado es la respuesta.

Su solución es utilizar las ondas de sonido enfocadas para abrir espacios entre las células en el tejido.

“No nos ayuda si no puedes llegar a la neurona que está a 50 micras de distancia”, dijo.

“Entonces eso se convierte en un problema de ingeniería de transporte“.

Además de administrar la terapia, el ultrasonido enfocado puede “precondicionar” el tejido dirigido para mejorar la efectividad de la entrega del gen hasta cinco veces, según descubrió Price.

El preacondicionamiento representa una “estrategia simple y efectiva” para aumentar los beneficios de las nanopartículas, informan él y sus colegas en un artículo científico.

Para el accidente cerebrovascular, una condición que a menudo es debilitante cuando no mortal, Price tiene como objetivo ayudar al cerebro a curarse a sí mismo.

Haría esto mediante el uso de ultrasonido enfocado para colocar “moléculas orientadoras” dentro de las áreas dañadas para reclutar células madre neurales para hacer reparaciones.

Para esto, su equipo ha desarrollado una técnica innovadora llamada “transfección sonoselectiva” que evita abrir las barreras hematoencefálicas en los cerebros que ya están comprometidos.

“Con un derrame cerebral, hay mucho esfuerzo para tratar de salvar la mayor cantidad de tejido neural posible haciendo cosas como la terapia génica”, dijo.

“En nuestro laboratorio, pensamos, bueno, tal vez podamos brindar tratamiento directamente a las células que lo necesitan, sin romper la barrera hematoencefálica.

Y mis alumnos básicamente descubrieron cómo hacer eso ”.

Esa noción de ayudar al cuerpo a curarse a sí mismo, de usar ultrasonido focalizado para activar una respuesta inmune, también podría ser útil en los tratamientos contra el cáncer.

“Nos encantaría poder poner algo en esas células [tumorales] que luego les permita comenzar a reclutar células inmunes en el tumor“, dijo.

“Tenemos mucha evidencia de que podemos hacer algunas cosas interesantes con ultrasonido enfocado con respecto al paisaje interno de esos tumores“.

Price, del Departamento de Ingeniería Biomédica de UVA, enfatiza que su trabajo aún es temprano, pero está emocionado de crear nuevas técnicas que podrían cambiar la cantidad de enfermedades importantes que se tratan en un futuro no muy lejano.

“Hemos tenido buenos resultados [con la investigación] hasta ahora.

Pero lo que me entusiasma, como ingeniero, son todas estas herramientas que hemos hecho”, dijo.

“Se pueden usar estas herramientas para todas estas aplicaciones diferentes.

Creemos que hay muchas posibilidades realmente emocionantes”.

Fuente: University of Virginia

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