Los implantes con los que compartiremos cuerpo

La ingeniera Rabia Tugce habla de uno de sus experimentos m¨¢s exitosos: la creaci¨®n de una p¨ªldora que combina circuitos electr¨®nicos y bacterias modificadas gen¨¦ticamente, todo recubierto por un material transparente dise?ado para sobrevivir al hostil entorno de los intestinos y que sirve para detectar sangre all¨ª donde no deber¨ªa haberla.

Las bacterias transg¨¦nicas han sido modificadas para detectar la prote¨ªna heme de la sangre y producir una prote¨ªna fluorescente si la encuentran. Un sensor ¨®ptico adherido a la p¨ªldora capta esa se?al lum¨ªnica y la traduce a un lenguaje digital de unos y ceros para componer un mensaje que se emite luego al exterior usando un dispositivo de comunicaci¨®n inal¨¢mbrica similar al wifi. En el exterior, el equipo de Tugce recibe ese mensaje y sabe que hay una hemorragia en el est¨®mago o el intestino.

Este invento es un ejemplo de los nuevos implantes biomim¨¦ticos que se est¨¢n desarrollando con la idea de tratar diferentes enfermedades o diagnosticarlas antes de que sea demasiado tarde. Por ahora Tugce ha probado su dispositivo en cerdos, en los que ha demostrado una precisi¨®n de entre el 80% y el 100%. Su idea es probar si un dispositivo similar puede usarse en humanos que sufren la enfermedad de Crohn y otras dolencias inflamatorias. Antes de comenzar pruebas en pacientes el equipo quiere reducir el tama?o del dispositivo ¡ªsus dimensiones son de dos por tres cent¨ªmetros, por lo que es a¨²n m¨¢s un supositorio dif¨ªcil de tragar que una peque?a pastilla¡ª y conseguir que pueda funcionar con menos energ¨ªa.

Aunque el dispositivo est¨¢ a a?os de hacerse realidad como intervenci¨®n, Tugce cree que este tipo de tecnolog¨ªa ¡°har¨¢ que en un futuro se dejen de hacer endoscopias y colonoscopias, que son intervenciones m¨¢s invasivas y molestas¡±. ¡°La idea es tener varias p¨ªldoras, una para cada aplicaci¨®n¡±, resalta la investigadora, que ha visitado Madrid para intervenir en un simposio sobre este tipo de implantes organizado por la Fundaci¨®n Ram¨®n Areces.

George Malliaras, de la Universidad de de Cambridge (Reino Unido, desarrolla dispositivos que hablan el mismo ¡°idioma¡± que el cerebro. ¡°La electr¨®nica es la tecnolog¨ªa m¨¢s avanzada que ha desarrollado la humanidad, pero hacerla compatible con la biolog¨ªa es un reto enorme¡±, explica. ¡°Los aparatos electr¨®nicos son r¨ªgidos y se comunican con flujos de electrones. En biolog¨ªa, en cambio, la comunicaci¨®n de las c¨¦lulas, los ¨®rganos, los tejidos, es un complejo sistema de se?ales con biomol¨¦culas y l¨ªpidos. Necesitamos conectar esos dos mundos¡±, detalla.

El equipo de?Malliaras ha desarrollado un nuevo tipo de sensor con electrodos que se pega a la superficie exterior del cerebro y es capaz de grabar la actividad de neuronas individuales, aunque est¨¦n en capas interiores del ¨®rgano, lo que supone un avance muy importante pues hasta ahora este tipo de t¨¦cnicas requer¨ªan implantar el sensor en el interior del cerebro.

El equipo de?Malliaras ha demostrado la efectividad de su dispositivo en pacientes que se sometieron a cirug¨ªa cerebral para tratar su epilepsia. El siguiente paso es desarrollar dispositivos similares que no solo sean capaces de leer la actividad de una o m¨¢s neuronas sino detectar en ella un patr¨®n muy determinado que anuncia un ataque epil¨¦ptico y segregar f¨¢rmacos capaces de evitarlo. Es algo que su equipo ya ha demostrado en ratones. ¡°Estos implantes cerebrales se podr¨ªan usar para tratar la epilepsia, el p¨¢rkinson y el dolor neurop¨¢tico. El gran premio es evitar el alzh¨¦imer, que afecta a un gran n¨²mero de personas, pero por el momento no hay ninguna forma clara de conseguir hacerlo con dispositivos bioelectr¨®nicos¡±, reconoce.

El experto en biolog¨ªa sint¨¦tica Marc G¨¹ell, de la Universidad Pompeu Fabra, trabaja en otro tipo de implantes: microbios cuyo genoma ha sido modificado para reprogramar su comportamiento y lograr que funcionen como vig¨ªas de lo que sucede en un tejido. Para ello utiliza la bacteria Cutibacterium acnes, que en ocasiones provoca acn¨¦, pero que en otras puede ser una buena aliada. ¡°Como estas bacterias llevan milenios viviendo con nosotros, saben escucharnos muy bien. Muchas de ellas tienen receptores para factores inmunes y hormonas como adrenalina y cortisol. Lo que intentamos es reconectar sus circuitos biol¨®gicos para que por ejemplo segreguen una prote¨ªna fluorescente y que nosotros podamos ver y saber qu¨¦ est¨¢ pasando, controlar el proceso¡±, resume G¨¹ell. Se trata de un trabajo en sus etapas m¨¢s iniciales, pero el investigador apunta de que la idea es generar cepas de bacterias que no solo sean capaces de leer lo que sucede en la piel, sino tambi¨¦n de segregar sustancias, por ejemplo un antiinflamatorio.

Las bacterias modificadas tambi¨¦n pueden ser grabadoras de lo que sucede en un tejido. La t¨¦cnica de edici¨®n gen¨¦tica CRISPR permite detectar qu¨¦ genes se est¨¢n transcribiendo en cada momento e incluso saber cu¨¢ndo la c¨¦lula ha reaccionado a la presencia de virus o compuestos t¨®xicos. El problema es que esa informaci¨®n se pierde al poco tiempo, pues las mol¨¦culas involucradas se descomponen. Equipos como el de G¨¹ell, inspirados en otros como el de Randall Platt, en la Escuela Polit¨¦cnica Federal de Z¨²rich, trabajan en una grabadora de CRISPR capaz de revertir el proceso de transcripci¨®n gen¨¦tica ¡ªde ADN a ARN y despu¨¦s a prote¨ªna¡ª de forma que se pasa de ARN a ADN y este queda grabado y almacenado en el genoma de la bacteria en cuesti¨®n. Esos registros pasan adem¨¢s de generaci¨®n en generaci¨®n. Aunque se trata de aplicaciones a¨²n lejanas, este tipo de organismos podr¨ªa funcionar como vig¨ªas ante toxinas medioambientales e incluso permitir nuevos m¨¦todos de diagn¨®stico.

En un estudio con ratones publicado hace unos d¨ªas en Science Translational Medicine, un equipo de la Universidad de Columbia (EE UU) describi¨® la efectividad contra tumores l¨ªquidos y s¨®lidos de unas bacterias ¡°programables¡± cuyo genoma hab¨ªa sido modificado para que puedan mantenerse en el tumor y segreguen mol¨¦culas que aumentan la eficacia de la inmunoterapia.