¿Farmaceuticas o Electroceuticas?

Curioso titulo, ¿cierto?. A muchos os sorprenderá, a otros quizás no…pero no es algo  que me haya inventado, es por lo visto, una de las futuras líneas de investigación que seguirán algunas farmaceútcias, o al menos pretenden poder seguir.

No hace demasiado tiempo, en abril de hecho, lei un comment de Nature acerca del tema, en donde daban el nombre de Electroceuticals. Era un articulo de varios autores, entre los que había científicos del MIT, de la Universidad de Pensilvania y de un centro de Investigación médica, así como otros dos trabajadores de GlaxoSmithKline.

En el artículo lo que porponen es un futuro abierto y esperanzador para la colaboración entre biólogos especializados en diversas enfermedades, neurocieníficos y bioinformátios. Este esfuerzo conjunto, servirá para poder mapear y tener control de los potenciales de acción responsables de las enferedades. Y pensareis, potenciales de accion, enfemedades…¿por que?. ¿que es esto? , pues bien esto lo que  es,  es una inicitativa de la que se viene hablando y sobre la que se va avanzando desde hace tiempo. Esta claro que hay ciertas enfermedades como  el Parkinson y  la depresión que mejoran con tratamientos de electroetimulación cerebral porofunda (deep brain), otros como la praplegia con otro tipo de electroestimulacion, la del nervio sacro (sacral nerve) y otro tipo , la del nervio vago (vagus nerve) mejora la evolucion en pacientes con artritis o epilepsia. Hay una evidencia de que dependiendo de que zona del cerebro estimulemos, podemos mejorar ciertas enfermedades.

De aqui, sale la idea base de este artículo, que no es otra que la de que en un futuro nuestro medico podrá admnistrarnos electroceuticals que actuen sobre nervios concretos, o zonas determinadas del cerebro, para tratar ciertas enfermedades. Estos tratamientos, podrían modular los impulsos nerviosos cerebrales que controlan nuesto orgnismo y restaurar nuestra salud.  Plantean la posibilidad de , por ejemplo, poder tratar la hypertension, o ayudar a la producccion de insulina en la diabetes.

Los criticos argumentan que estan obviando la complejidad del sistema nervioso, y que no sera tan sencillo como parece, pero sea como fuere, GlaxoSmithKline, quuiere actuar como cataliador de estos nuevos tratamientos,  y  para ello  tiene abierto un proceso de financiacion para grupos interesados, que esta detallado tanto en su web como en el articulo. Visto el interés de una compañia grande, como GSK, ¿es una locura esto de las electroceúticas?.

En mi opinión no. De hecho, creo que es algo muy interesante, ya que hoy por hoy, hay evidencias de que ciertas enfermedades como el mismo Parkinson mejroan con esta electorestimulación, pero no se han desarrollado suficientes dispositivos o tratamientos, y por ello por ejemplo para tartar esta enfermedad, acabamos afectando con la electroestimulación también a células vecinas, y esto no es bueno ya que podemos atenuar los efectos de una enfermedad, pero promover otros,  a nivel cogniivo por ejemplo, por ello, visto que hay cierto potencial en estos tratamientos, es interesnate tratar de saber más. Como cada medicamento, hay efectos secundarios, conocerlos y paliarlos será clave para su posible implantación.

Muchos seguireís pensando  que esto es más bien ciencia ficción, haciendo un inciso este fin de semana lei una novela en la que se hablaba de control mental, se inyectaban unos microchips via intravenisa en unos soldados,  que se se desplazaban por el organismo hasta acabar implantandose en el cerebro, y una vez allí,  por medio de ondas electromagnetiucas e impulsos nerviosos eran capaces de controlar la mente de estas personas, así que quizás es lógico que penseis esto, pero hay toda una ciencia detrás que parece soportar las ideas de este artículo de Nature.

Y esta ciencia se puede ver, empezando por la teoría de Hodgkin y Huxley, en la cual describían de forma matemática la generación y transmisión de los potenciales de acción neuronales. Propusieron el modelo en 1952 para explicar los mecanismos iónicos que subyacían a la iniciación y propagación de los potenciales de acción del calamar gigante. En 1963 recibieron el Premio Nóbel en fisiología – medicina por este trabajo. Llegaron a formular estas hipótesis, gracias a la técnica experimentsl del  “volage clamp”. Esta técnica es usada por los electrofisiólogos para medir las corrientes iónicas a lo largo de la membrana celular, pero también permite manipular el voltage de la misma, independientemnete de las flujos iónicos, con lo cual podemos inducir la trasimisión de la sinapsis, si modificamos este potencial de membrana en una neurona excitatoria, siendo quizás el primer ejemplo de como controlar las neuronas por medio de le electricidad.

Para saber más sbre estas cuestiones, hay un curso en Coursera, muy recomendable sobre estos temas https://www.coursera.org/course/bluebrain, titulado Synapses neurons and brains.

También hay varias técnicas en neurociencia, y proyectos, que soportan en mayor o menor medida estas ideas de las electroceuticas.

Una de ellas es la optogenética, que no es otra cosa que el control de las células mediante la luz. Gracias al trabajo conjunto de disciplinas como biología o fotónica se llego a ella. Fue elegida la  tecnica del año 2010 por Nature.La historia de este método, comienza con el descubirmiento de las  Opsinas; Unas proteinas fotorreceptoras encontradas en una algas que se activan al ser expuestas a luz azul. Esta técnica esta permitiendo, entre otras cosas, que se mejore el control celular por parte de los investigadores.

Ahora tras varios años, decdas de hecho, es una técnica que está de moda, recientemente se han conseguido inhibir zonas del cerebro gracias a la luz, como se puede ver en un articulo publicado en Nature. He aqui un video que ilustra esta técnica.

http://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHO

Como escribíó Javier Pelaez(@irreductible) en el Cuaderno de cultura científica (@zientzia), 

….¿Qué somos sino el conjunto de impulsos eléctricos que fluyen por nuestro cerebro? ¿Qué es el ser humano, el yo, la consciencia sino la orquesta eléctrica de neuronas que se encienden y se apagan creando las sinapsis que las conectan, creando nuestros pensamientos, nuestros recuerdos y nuestros sentimientos?
Tan sencillo (y tan difícil) como eso… 86.000 millones de neuronas encendiéndose y apagándose. Y fíjate que de repente los neurocientíficos se encuentran con estas opsinas que se encienden o se apagan mediante la recepción de un tipo de luz. Comienzan a surgir preguntas fascinantes… ¿Se podrían encender y apagar nuestras neuronas utilizando esta proteína? ¿Seríamos capaces de insertarlas en determinadas neuronas afectando así a determinadas conductas?…”

Otro punto más que legitimaría la posibilidad del control eléctrico sobre ciertas  enfermedades, es el Blue Brain Project, proyecto que tiene como objetivo estudiar la estructura del cerebro de los mamíferos creando una simulación de todo el cerebro a nivel molecular. Esta ingeniería inversa del comportamiento permitirá avanzar en el conocimiento del funcionamiento del cerebro así como estudiar sus disfunciones. Mucha gente dice, como Idan Sigaev, el instructor del curso de Coursera antes mencionado y participante en este estudio, que el siglo XXI quizás sea el siglo del cerebro. Este proyecto pone de manifiesto todos los esfuerzos por entender el cerebro y su funcionamiento.

Y si la optogenética es novedosa, no lo es menos la conectómica, quizás la técnica más ligada con lo que GlaxoSmithKline y varios centros de investigación quieren o están estudiando; Es una aplicación que combina ténicas de imágen neuronales y técnicas histológicas con el fin de aumentar la velocidad, la eficiencia, y la resolución de los mapas de la multitud de conexiones neuronales del sistema nervioso. El objetivo principal de este proyecto es el cerebro, aunque cualquier conexion neuronal podría ser, teoricamente, mapeada; Incluyendo, por ejemplo, las uniones neuromusculares. Los mapas poducidos, se denominan Conectomas. 
Para mas información un par de artículos, http://www.nature.com/nature/journal/v471/n7337/full/471170a.html o http://blogs.nature.com/news/2012/12/neural-connectomics-game-unveiled.html.

http://blogs.nature.com/news/files/2012/12/eyewire.jpg

Otro grran avance que alimenta las esperanzas es la nanotecnología, que es capaz de permitir a los micro/nanodispositivos ser autónomos en cuestiones energéticas. Más ejemplos en esta página: http://www.nanoscience.gatech.edu/publications/papers/2012.php.

Todo esto por ejemlo, podría ser de ayuda a los microchips que se están generando,actualmente, y que permitirán desentrañar las actividades neuronales.

Pero, sin duda, el hecho mas importante que parece validar estas intenciones, es que ya se esta trabajando en esta dirección y gracias en parte a todo lo citado hasta ahora, hay resultados, ya que por ejemplo se esta logrando mapear los circuitos que controlan los mediadores inflamatorios de ciertas enfermedades, se esta mejorando el analisis de señal, gracias a la optogenética, o por ejemplo se han logrado crear implantes de retina, gracias a los avances en el procesado de señal neuronal.

Sea como fuere, aún queda mucho camino por recorrer. pero quizás este sea menos largo de lo que nos imaginamos, eso si, hay que tener cuidado  y como siempre, utilizar la ciencia y los avances que nos proporciona de forma correcta y responsable.

http://www.nature.com/nature/journal/v496/n7444/full/496159a.html

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