Una startup creada en la Universidad Case Western Reserve en Cleveland tienen planes para comercializar “interruptores de luz” moleculares,” una tecnología genética que rápidamente se ha enraizado en el mundo de la investigación. Desarrollada en un principio en 2006, este tipo de tecnología consiste en la inyección de pequeños trozos de ADN en animales vivos para permitir que ciertas neuronas específicas se puedan controlar con la luz. La compañía, llamada LucCell, se enfocará en un principio en el desarrollo de terapias para restaurar el control del riñón en personas con parálisis.

Esta iniciativa demuestra un creciente interés en el desarrollo de este tipo de herramientas de investigación tan especiales dentro de la práctica clínica. Ed Boyden, neurocientífico de MIT y uno de los inventores originales de la tecnología, formó una startup a principios de este año para desarrollar nuevas terapias contra la ceguera. (Borden es columnista de Technology Review.) “Me encanta ver el interés que existe en que esta tecnología, que estaba considerada como una de las herramientas científicas básicas, llegue a las clínicas,” afirma Boyden.

Los interruptores de luz moleculares contienen un gen para una proteína sensible a la luz derivada de algas, llamada canalrodopsina-2, así como instrucciones moleculares que limitan su expresión a una serie de células específicas. El gen se hace llegar al tejido mediante un virus, de forma muy similar a las terapias de genes. Una vez que entra en la célula, el ADN provoca la producción de una proteína que activa la célula cuando se expone a la luz.

Este método se ha convertido en una de las herramientas más importantes dentro del campo de la neurociencia, y está siendo utilizada en todo el mundo para estudiar enfermedades psiquiátricas y neurológicas como la depresión, la adicción y la epilepsia, así como funciones normales del cerebro tales como el movimiento y la memoria.

LucCell se centrará principalmente en las funciones de respiración y del riñón en personas con parálisis. En ambos casos, las señales del cerebro son incapaces de llegar a los músculos relevantes. La idea es hacer que las neuronas que controlan esos músculos sean sensibles a la luz; en ese caso, las células se podrían encender o apagar gracias a una fuente de luz implantada. “Creemos que la tecnología de interruptor de luz podría aplicarse en esos objetivos puesto que sólo requieren uno o dos músculos—el diafragma para la respiración, y el esfínter externo para la función del riñón,” afirma Jerry Silver, neurocientífico en Case Western y presidente de LucCell. “Soy muy optimista y creo que podemos ayudar a la gente.” Silver dirige la compañía con dos colegas en Case Western, Stefan Herlitze y Evan Deneris.

El año pasado, Silver y sus colaboradores demostraron que la canarodopsina se podía utilizar para restaurar la función respiratoria en roedores paralizados. En primer lugar, los investigadores recrearon una lesión de alto nivel en la médula espinal del roedor, paralizando la mitad del diafragma. Después inyectaron el interruptor en la médula espinal, cerca de los nervios que controlan el músculo paralizado. Al proyectar luz sobre esas células se consiguió que el diafragma se contrajese. “El estudio muestra una recuperación admirable de la función respiratoria en el animal lesionado y que duró durante un día, incluso cuando la luz fue apagada,” afirma Silver.

Los investigadores también están trabajando en la restauración del control del riñón, que resulta un problema para un gran porcentaje de las personas con parálisis. Para vaciar el riñón, el cerebro envía una señal a través de la médula espinal y hace que el esfínter se relaje y deje pasar la orina. Este tipo de conexión no puede llevarse a cabo en las médulas espinales lesionadas, lo que evita que se pueda orinar normalmente.”El esfínter se ve cerrado por un poderoso circuito local,” afirma Silver, “lo que explica por qué los pacientes tienen que ponerse un catéter”—un proceso que puede provocar infecciones y otras complicaciones. “Este es uno de los problemas principales que los pacientes con parálisis desearían poder resolver.”

Los investigadores están poniendo a prueba un interruptor de luz molecular ligeramente distinto llamado rodopsina vertebrada 4, que apaga las células en presencia de luz, en vez de encenderlas. Si se inyecta el gen a las neuronas que controlan el esfínter, las células podrían apagarse en respuesta a la luz, lo que permitiría que el músculo del esfínter se relajara.

Finalmente, a los investigadores les gustaría combinar este interruptor de apagado con un mecanismo para vaciar el riñón, y que es otro de los pasos normales dentro del proceso de orinado. “Podríamos poner un interruptor de encendido en el núcleo que vacía el riñón, o podríamos trabajar con gente que vaciase el riñón utilizando estimulaciones eléctricas funcionales,” afirma Silver. Dentro de la estimulación eléctrica funcional, se utilizan unos electrodos implantados para controlar los músculos paralizados.

Los investigadores aún tienen que superar varios obstáculos antes de desarrollar la tecnología y convertirla en un tratamiento práctico. Necesitarán averiguar cómo distribuir de forma segura el ADN y la luz a las células nerviosas apropiadas. LucCell está desarrollando una versión de los interruptores de luz que se distribuyen mediante el uso de virus que ya son comunes dentro de las terapias de genes con humanos. Los investigadores están colaborando con Boyden para modificar una fuente de luz implantable hecha a partir de un láser en miniatura o un LED combinado con fibra óptica.

“El mayor reto será el de la seguridad,” afirma Kart Deisseroth, neurocientífico en Stanford y que no estuvo involucrado en la investigación. “Nos preocupan cosas como la posibilidad de que ocurran reacciones inmunes raras pero graves ante las proteínas y los dispositivos.” Puesto que la proteína está derivada de un alga, existe la preocupación de que provoque respuestas inmunes o sea tóxica para la célula a largo plazo. A principios de este año, Boyden y sus colaboradores publicaron el primer estudio en el que ponían a prueba la tecnología de canalrodopsina en primates, expresando la proteína en el cortex frontal de un grupo de monos macacos. Nueve meses después, los animales no mostraron ningún síntoma inusual de lesión. Sin embargo, y dado lo novedosa que resulta esta tecnología, será necesario llevar a cabo muchas más pruebas de seguridad.