Las personas dependen de las ondas eléctricas para regular el ritmo de los latidos del corazón, de forma que cuando esas señales van por “caminos equivocados”, el resultado es una arritmia potencialmente fatal. Sin embargo, ahora un equipo de investigadores de las Universidades de Oxford, Reino Unido, y Stony Brook, Estados Unidos, han encontrado una manera de controlar con precisión estas ondas con ayuda de la luz, tal y como se explica en un artículo publicado en Nature Photonics.
Tanto las células cardiacas en el corazón como las neuronas en el cerebro se comunican mediante señales eléctricas y, estos mensajes de comunicación viajan rápidamente de célula a célula como “ondas de excitación”.
Para los pacientes del corazón, en la actualidad hay dos opciones para mantener estas ondas bajo control: los dispositivos eléctricos, como los marcapasos o desfibriladores; o los medicamentos, por ejemplo, los bloqueadores beta. Sin embargo, estos dos métodos pueden detener o iniciar ondas pero no pueden proporcionar un control preciso sobre la velocidad y la dirección de las mismas.
Ese hándicap, fue el punto de partida para el equipo de investigación, es decir, encontrar maneras de dirigir las ondas de excitación con herramientas del campo en desarrollo de la optogenética que, hasta ahora se ha utilizado principalmente en la ciencia del cerebro. “La optogenética utiliza la modificación genética para alterar las células con el fin de poder activarlas mediante la luz. Hasta ahora, se ha utilizado principalmente para activar células individuales o para desencadenar ondas de excitación en el tejido. Queríamos utilizarla para controlar de manera muy precisa la actividad de millones de células”, explica el doctor Gil Bub, de la Universidad de Oxford.
“Cuando hay tejido cicatricial en el corazón o fibrosis, puede hacer que parte de la onda se frene. Eso puede causar ondas reentrantes en espiral hacia atrás alrededor del tejido, haciendo que el corazón lata demasiado rápido, lo que puede ser fatal. Si somos capaces de controlar estas espirales, podríamos evitarlo”, agrega.
Se administró una proteína llamada canalrodopsina a las células del corazón utilizando técnicas de terapia génica para que pudieran ser controladas por la luz. Luego, utilizando un proyector de luz controlado por ordenador, el equipo fue capaz de controlar la velocidad de las ondas cardiacas, y es que parámetros como la dirección y la orientación de espirales en tiempo real, pudieron ser controladas, algo que, según los investigadores, nunca se ha demostrado para las ondas en un sistema vivo antes.
En el corto plazo, la capacidad de proporcionar un control preciso significa que los científicos son capaces de llevar a cabo experimentos en un nivel de detalle que antes sólo estaban disponibles mediante modelos informáticos. Ahora pueden comparar esos modelos con experimentos con células reales, lo que podría mejorar nuestra comprensión de cómo funciona el corazón. A largo plazo, podría ser posible desarrollar tratamientos precisos para enfermedades del corazón. La investigación también se puede aplicar a la física de estas ondas en otros procesos.
Existen obstáculos antes de que se puedan ofrecer nuevos tratamientos
La doctora Emilia Entcheva, de la Universidad de Stony Brook, apunta que “el nivel de precisión es una reminiscencia de lo que uno puede hacer en un modelo de ordenador, excepto que aquí se ha hecho en las células del corazón reales, en tiempo real”.
“El control preciso de la dirección, la velocidad y la forma de estas ondas de excitación significaría un control directo sin precedentes del nivel de funcionamiento de órganos, en el corazón o el cerebro, sin tener que centrarse en la manipulación de cada célula individual. Esta terapia ideal se ha mantenido en el reino de la ciencia ficción hasta ahora”, agrega.
El equipo subraya que existen importantes obstáculos antes de que esto pueda ofrecer nuevos tratamientos. Sin embargo, a medida que la terapia génica avanza en la clínica y con la miniaturización de dispositivos ópticos, el uso de esta tecnología totalmente óptica puede llegar a ser posible en un tiempo próximo. Mientras tanto, la investigación permite a los científicos estudiar la física detrás de muchos procesos biológicos, incluidos los de nuestros propios cerebros y corazones.
..Redacción
