EL control mental no es una idea tan descabellada como parece. En el laboratorio de Jeffrey M. Friedman , sucede todo el tiempo, aunque los sujetos son ratones, no personas.
Friedman y sus colegas han demostrado un control remoto operado por radio para el metabolismo del apetito y la glucosa de los ratones, una técnica sofisticada para alterar de forma inalámbrica las neuronas en el cerebro de los animales. Con solo presionar un interruptor, pueden hacer que los ratones tengan hambre, o suprimir su apetito, mientras los ratones siguen con sus vidas normalmente. Es una herramienta que están utilizando para desentrañar la base neurológica de la alimentación y es probable que tenga aplicaciones para estudios de otros comportamientos programados.
Friedman, profesora de Marilyn M. Simpson , ha estado trabajando en la técnica durante varios años con Sarah Stanley, una ex postdoctoral en su laboratorio que ahora es profesora asistente en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, y colaboradora en el Instituto Politécnico Rensselaer. Consciente de las limitaciones de los métodos existentes para activar células cerebrales en animales vivos, el grupo se propuso inventar una nueva forma. Un enfoque ideal, razonaron, sería lo más no invasivo y no dañino posible. Y debería funcionar rápida y repetidamente.
Aunque existen otras formas de enviar señales a las neuronas, cada una tiene sus limitaciones. En la estimulación cerebral profunda, por ejemplo, los científicos pasan un cable a través del cerebro para colocar un electrodo junto a las células objetivo. Pero el implante puede dañar las células y los tejidos cercanos de manera que interfieran con el comportamiento normal. La optogenética, que funciona de manera similar pero utiliza fibra óptica y un pulso de luz en lugar de electricidad, tiene el mismo problema. Una tercera estrategia, el uso de medicamentos para activar células modificadas genéticamente producidas en ratones, es menos invasiva, pero los medicamentos tardan en surtir efecto y desaparecer.
La solución que encontró el grupo de Friedman, conocida como radiogenética o magnetogenética, evita estos problemas. Con su método, publicado el año pasado en Nature , los biólogos pueden activar o desactivar las neuronas de un animal vivo a voluntad, de forma rápida, repetida y sin implantes, modificando las células para que sean receptivas a las ondas de radio o un campo magnético.
"Hemos combinado moléculas que ya se utilizan en las células para otros fines de una manera que permite que una fuerza invisible tome el control de un instinto tan primario como el hambre", dice Friedman.
El método vincula cinco herramientas biológicas muy diferentes, que pueden parecer caprichosamente intrincadas, como un artilugio de Rube Goldberg a escala molecular. Se basa en una proteína verde fluorescente tomada de medusas, un anticuerpo peculiar derivado de camellos, bolsas blandas de partículas de hierro y el equivalente celular de una puerta hecha de una proteína que perfora la membrana, todo entregado e instalado por un virus modificado genéticamente. El control remoto de este artilugio es una herramienta de soldadura modificada (aunque también funciona un imán comprado en la tienda).
El primer desafío de los investigadores fue encontrar algo en una neurona que pudiera servir como antena para detectar la señal de radio entrante o el campo magnético. La elección lógica fue la ferritina, una proteína que almacena hierro en las células en partículas en forma de globos de solo una docena de nanómetros de ancho. El hierro es esencial para las células, pero también puede ser tóxico, por lo que se secuestra en partículas de ferritina hasta que se necesita. Cada partícula de ferritina lleva dentro miles de granos de hierro que se mueven en respuesta a una señal de radio, y se mueven y se alinean cuando se sumergen en un campo magnético. Todos tenemos estas partículas moviéndose dentro de nuestras células cerebrales, pero los movimientos normalmente no tienen ningún efecto sobre las neuronas.
El equipo de Friedman se dio cuenta de que podían usar un virus modificado genéticamente para crear entradas a la membrana externa de una neurona. Si pudieran unir de alguna manera cada puerta a una partícula de ferritina, razonaron, podrían mover la ferritina lo suficiente como para empujar la puerta para abrirla. “La 'puerta' que elegimos se llama TRPV1”, dice Stanley. "Una vez que se activa TRPV1, los iones de calcio y sodio fluirían hacia la célula y activarían la neurona". Los trozos tomados de camellos y medusas proporcionaron lo que los científicos necesitaban para conectar la puerta a la ferritina (consulte Cómo equipar una barra lateral del cerebro , a la derecha).
Una vez que el equipo tuvo funcionando el nuevo mecanismo de control, lo pusieron a prueba. Para Friedman y Stanley, cuyo objetivo es desentrañar las causas biológicas de la sobrealimentación y la obesidad, la primera aplicación fue obvia: tratar de identificar neuronas específicas involucradas en el apetito. El grupo modificó las neuronas sensibles a la glucosa (células que se cree que monitorean los niveles de azúcar en sangre en el cerebro y los mantienen dentro del rango normal) para ponerlos bajo control inalámbrico. Para lograr esto, insertaron los genes TRPV1 y ferritina en un virus y, utilizando otro truco genético, los inyectaron en las neuronas sensibles a la glucosa. Luego podrían jugar con las células para ver si están involucradas, como se sospecha, en la coordinación de la alimentación y la liberación de hormonas, como la insulina y el glucagón, que mantienen bajo control los niveles de glucosa en sangre.
Una vez que el virus tuvo tiempo suficiente para infectar y transformar las neuronas objetivo, los investigadores encendieron un transmisor de radio sintonizado a 465 kHz, un poco por debajo de la banda utilizada para la radio AM.
Las neuronas respondieron. Comenzaron a disparar, lo que indica una escasez de glucosa a pesar de que los niveles de azúcar en la sangre del animal eran normales. Y otras partes del cuerpo respondieron como lo harían a una caída real de azúcar en la sangre: los niveles de insulina cayeron, el hígado comenzó a bombear más glucosa y los animales comenzaron a comer más. "En efecto", dice Friedman, "creamos una ilusión de percepción de que el animal tenía niveles bajos de glucosa en sangre a pesar de que los niveles eran normales".
Inspirados por estos resultados, los investigadores se preguntaron si el magnetismo, como las ondas de radio, podría provocar que la ferritina abra las puertas celulares. Lo hizo: cuando el equipo colocó las jaulas de los ratones cerca de una máquina de resonancia magnética, o movió un imán de tierras raras sobre los animales, se activaron sus neuronas sensibles a la glucosa.
Estimular el apetito es una cosa. ¿Podrían también suprimirlo? El grupo modificó el gen TRPV1 para que pasara el cloruro, que actúa para inhibir las neuronas. Ahora, cuando insertaron el TRPV1 modificado en las neuronas, la ráfaga de cloruro hizo que las neuronas se comportaran como si la sangre estuviera sobrecargada de glucosa. La producción de insulina aumentó en los animales y comieron menos. “Esto parece indicar claramente que tanto el cerebro como el páncreas están involucrados en la regulación de la glucosa”, dice Friedman.
Friedman y Stanley esperan que los biólogos puedan usar el sistema de control remoto para abordar una variedad de procesos neuronales además del apetito. Y más allá de ser una herramienta de investigación básica, el método podría conducir a terapias novedosas para los trastornos cerebrales.
Por ejemplo, uno podría imaginar usarlo para tratar la enfermedad de Parkinson o el temblor esencial, afecciones que a veces se tratan mediante estimulación cerebral profunda, a través de cables implantados en el cerebro de los pacientes y conectados a una batería metida en el pecho. Potencialmente, sería menos invasivo inyectar el virus lisiado en el mismo lugar del cerebro y dejar que modifique permanentemente las células allí, haciéndolas sensibles al control inalámbrico.
En teoría, también podría ser posible hacer que las propias células de un paciente sean receptivas a las ondas electromagnéticas eliminándolas del cuerpo, entregando TRPV1 y ferritina, y luego volviendo a colocar las células, dice Friedman. Este sería un protocolo similar a los que se utilizan actualmente en los tratamientos con células madre y en algunas inmunoterapias contra el cáncer, en el que las propias células de los pacientes se modifican y se vuelven a implantar en sus cuerpos.
ORIGINAL EN
https://seek.rockefeller.edu/flipping-a-switch-inside-the-head/
https://www.rockefeller.edu/our-scientists/heads-of-laboratories/1163-jeffrey-m-friedman/
PD: PATENTE PARA ROCKEFELLER