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Neuronas convertidas en componentes bioelectrónicos

Una novedosa técnica transforma estas células para que construyan en el cuerpo estructuras conductoras de electricidad.

THOMAS FUCHS

Nuevas investigaciones podrían convertir el elemento básico de la biología, la célula, en una pieza para la construcción de materiales y estructuras en el interior de los seres vivos. Publicado en marzo en Science, un estudio a cargo de Karl Deisseroth, psiquiatra y bioingeniero de la Universidad Stanford, describe un método para que ciertas células sinteticen en su superficie polímeros que conduzcan (o aíslen) la electricidad. El trabajo podría algún día permitir la fabricación de estructuras a gran escala en el interior del cuerpo o mejorar las interconexiones cerebrales con las extremidades protésicas.

 A medio plazo, la técnica podría emplearse en la medicina bioeléctrica, que se basa en la generación de impulsos eléctricos con fines terapéuticos. A los investigadores de esta disciplina hace tiempo que les interesaba incorporar polímeros que condujesen o inhibieran la electricidad sin dañar los tejidos circundantes. La estimulación de neuronas concretas (para intervenir en una crisis epiléptica, por ejemplo) es mucho más precisa que inundar el cuerpo con fármacos, que pueden traer consigo amplios efectos secundarios. Pero los actuales métodos bioeléctricos, como los basados en el uso de electrodos, todavía afectan de forma indiscriminada a una gran cantidad de neuronas.

La nueva técnica se sirve de un virus para introducir genes en el tipo de neuronas deseado, a las que les indica que produzcan una enzima (Apex2) en la superficie celular. La enzima cataliza una reacción química entre las moléculas precursoras y el peróxido de hidrógeno, estos últimos infundidos en el espacio intercelular; la reacción provoca que los precursores se fusionen en un polímero en las células deseadas. «La novedad reside en la amalgama de varios campos emergentes en una aplicación», afirma el ingeniero biomédico de la Universidad de Florida Kevin Otto, que no ha participado en la investigación pero sí en el comentario adjunto de Science. «El uso de polímeros conductores, ensamblados [en el seno de un tejido vivo] por medio de la biología sintética, como interconectores de células específicas representa una gran novedad.»

Los investigadores ensayaron el proceso y supervisaron el funcionamiento en neuronas de ratón, modelos de cerebro humano cultivados artificialmente y gusanos vivos. También inyectaron los ingredientes en cerebros de ratones vivos para descartar toda toxicidad.

Los autores del comentario afirman que el trabajo podría abrir el camino a la mejora de los tratamientos contra la depresión o la enfermedad de Parkinson al aumentar la precisión del tipo de neurona que es estimulada. También permitiría actuar con precisión sobre las células transmisoras de la información al cerebro, por ejemplo, para que los portadores de extremidades protésicas recuperen la sensibilidad.

Deisseroth vislumbra aplicaciones aún más amplias para la investigación. «Hemos logrado construir estructuras nuevas en células de interés que modificamos genéticamente, así que solo estas construyen lo que les indicamos; resulta bastante atrayente y muy muy general», explica. «Es una exploración de la ciencia básica: ¿qué podemos hacer? ¿Qué podemos construir en el seno de estructuras biológicas aprovechando su complejidad estructural?»

Con todo, persisten algunos obstáculos. «La aplicación de la terapia génica en los humanos tropieza con escollos legales», aclara Otto. También habrá que demostrar que los cambios son duraderos y que la técnica es viable en las especies superiores, concluye.

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