Un nuevo dispositivo implantable e inalámbrico para la enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa y progresiva que actualmente no tiene cura. Afecta a todos los aspectos de la vida cotidiana, en particular a través de síntomas motores debilitantes como temblores e inestabilidad. Aproximadamente 1,2 millones de personas padecen Parkinson solo en la Unión Europea, una cifra llamada a duplicarse para 2030. «La enfermedad de Parkinson se debe a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas que inervan intensamente los ganglios basales (GB), un conjunto de regiones encefálicas que controlan los movimientos», explica Farshad Moradi, catedrático del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Aarhus. En el proyecto financiado con fondos europeos STARDUST, el equipo de Moradi concibió una solución nueva destinada a restablecer la función motora en pacientes con enfermedad de Parkinson. En STARDUST se ha desarrollado un nuevo dispositivo implantable, denominado «Dust», que permite administrar fármacos destinados al tratamiento de la enfermedad de Parkinson en un modelo murino. El dispositivo utiliza la luz para activar proteínas específicas en el encéfalo, un proceso denominado «optogenética». «Proponemos utilizar la neuromodulación optogenética para normalizar la función motora del globo pálido externo (GPe), un núcleo de los ganglios basales con actividad alterada en la enfermedad de Parkinson», afirma Moradi. «Para llegar a esta zona del encéfalo, propusimos un dispositivo totalmente implantable para suministrar la longitud de onda de luz deseada y dirigirla a esos circuitos neuronales específicos», añade Moradi. «El dispositivo permite realizar experimentos de optogenética en un animal que se mueve libremente, ya que registra datos, los comunica de forma inalámbrica y administra fármacos a nivel local».
Ensayos en ratones con proteínas fotosensibles
Para evaluar la eficacia del dispositivo en la producción de una respuesta locomotora, el equipo realizó una serie de ensayos. Primero, implantaron dispositivos «ficticios» en ratones de laboratorio para encontrar la mejor manera de instalarlos junto con un transductor. A continuación, los ratones recibieron canalrodopsina, una proteína sensible a la luz, en la corteza motora entre ocho y diez semanas antes del trasplante de los dispositivos prototipo. Los dispositivos se activaban durante los ensayos, aunque no parecían ofrecer ninguna respuesta conductual en los ratones. Ello podría deberse a varios motivos, como una intensidad luminosa insuficiente para impulsar la activación neuronal «in vivo», o a que el transductor y el dispositivo se desalinearon tras la implantación. «Lamentablemente, de alguna manera la integración de los componentes no fue exitosa, lo cual afectó considerablemente a los estudios “in vivo”», afirma.
Prometedores resultados iniciales
Sin embargo, el equipo del proyecto STARDUST aportó varios avances prometedores. El equipo desarrolló un conjunto de herramientas optogenéticas moleculares para su aplicación excitatoria o inhibitoria, y optimizó el rendimiento de las canalrodopsinas en el modelo murino. «Mediante la fotoactivación de las neuronas GPe, podíamos aliviar una amplia gama de comportamientos motores anormales que recuerdan a los síntomas del Parkinson en los pacientes», explica Moradi. «Estos resultados subrayan la importancia de la GPe en la fisiopatología de la enfermedad». Asimismo, los investigadores desarrollaron un sistema de administración de fármacos activado por luz y compuesto por polímeros, que se activa al exponerse a la luz ultravioleta y se desactiva con la luz verde.
Futuro desarrollo del dispositivo
Ahora que el proyecto ha finalizado, los científicos continuarán la investigación por distintas vías. «Una de las vías es seguir trabajando en el desarrollo del dispositivo a través de convocatorias como el plan de transición del Consejo Europeo de Innovación», afirma Moradi. «Otra es seguir trabajando en la parte neurocientífica del estudio, para llegar a distintas regiones del encéfalo. Ello nos ayudará a responder preguntas neurocientíficas con una tecnología instrumental, destinada a regiones que no son accesibles con los dispositivos estándar o existentes».
Palabras clave
STARDUST, ratones, optogenética, enfermedad, Parkinson, proteínas, sensible, luz