Ingenieros del MIT han desarrollado la primera molécula sensible a la luz que hace posible el silenciamiento de las neuronas de forma no invasiva, utilizando una fuente de luz ubicada fuera del cráneo. Este avance hace posible los estudios a largo plazo y sin que sea necesaria una fuente de luz implantada. La proteína, conocida como JAWS, también permite influir en un volumen más grande de tejido al mismo tiempo.
Este enfoque no invasivo podría allanar el camino para el uso de la optogenética en pacientes humanos para tratar la epilepsia y otros trastornos neurológicos, dicen los investigadores, aunque se necesitan muchas más pruebas y desarrollo.
La optogenética, una técnica desarrollada en los últimos 15 años, se ha convertido en una herramienta de laboratorio común para apagar o estimular tipos específicos de neuronas en el cerebro, lo que permite que los neurocientíficos aprendan mucho más acerca de sus funciones.
Las neuronas para que sean posibles de estudiarse deben ser modificadas genéticamente para producir proteínas sensibles a la luz. Estas proteínas, conocidas como opsinas, son canales o bombas que permiten influir en la actividad eléctrica mediante el control del flujo de iones dentro o fuera de las células. Luego, los investigadores insertan una fuente de luz, tal como una fibra óptica, en el cerebro para controlar a las neuronas seleccionadas.
Sin embargo, tales implantes pueden ser difíciles de insertar y pueden ser incompatibles con muchos tipos de experimentos, tales como estudios de desarrollo, durante el cual el cerebro cambia de tamaño, o de trastornos neurodegenerativos, durante el cual el implante puede interactuar con la fisiología del cerebro. Además, es difícil llevar a cabo estudios a largo plazo de enfermedades crónicas con estos implantes, señalan los científicos.
Con estas observaciones, los investigadores se abocaron a buscar una solución en el mundo natural, donde encontraron que muchos microbios y otros organismos utilizan opsinas para detectar la luz y reaccionar a su entorno. La mayor parte de las opsinas naturales que ahora se utilizan para la optogenética responden mejor a la luz azul o verde.
Su trabajo ha consistido en la búsqueda, seleccionamiento y desarrollo de opsinas que sean capaces de generar una fuente de electricidad suficiente. Los resultados indican que fueron capaces de cerrar la actividad neuronal en el cerebro de una manera no invasiva, sin embargo, todavía existen desventajas cuando se trabaja animales con cerebros más grandes.
Esta técnica también podrá utilizarse, entre otras cosas, a la restauración de la visión, puesto que será posible restaurar la sensibilidad a la luz de las células de la retina llamadas conos, informaron.
La investigación ha sido dirigida por Ed Boyden, profesor asociado de ingeniería biológica y ciencias cognitivas y cerebrales del MIT.