Marcapasos: Las células cardiacas, en rojo, rodean un grupo de células donantes portadoras de una proteína sensible a la luz, en verde, que estimula a las células cuando se exponen a luz azul.
Fuente: Emilia Entcheva

Biomedicina

Marcando el paso del corazón con luz

Un nuevo estudio usa la optogenética para controlar el latido de las células del corazón y abre el camino hacia un marcapasos mejor.

  • Jueves, 18 de agosto de 2011
  • Por Courtney Humphries
  • Traducido por Lía Moya (Opinno)

En los últimos años, la optogenética, usando una combinación de manipulación genética y pulsos simples de luz, ha conseguido controlar células del cerebro de forma sorprendentemente precisa, alterando la actividad cerebral e incluso el comportamiento en animales.

Ahora los científicos empiezan a ir más allá del cerebro mientras exploran potenciales aplicaciones de esta tecnología. Un estudio reciente titulado Circulación: arritmia y electrofisiología, demostraba cómo se pueden usar células modificadas que responden a la luz azul de baja potencia para estimular el latido del tejido cardiaco. Los investigadores afirman que este hecho representa un primer paso hacia una nueva clase de marcapasos más eficaces y precisos. Las células sensibles a la luz podrían servir para dirigir el ritmo del corazón, convirtiéndose en un marcapasos biológico generado con las células del propio paciente.

La optogenética implica hacer ingeniería genética para añadir a las células proteínas sensibles a la luz, de tal forma que los científicos puedan activarlas con luz. Uno de los obstáculos para el uso de la optogenética como herramienta clínica es la necesidad de introducir genes en las células. Para resolver este problema, los investigadores de este estudio, dirigidos por Emilia Entcheva, bioingeniera de la Universidad del Estado de Nueva York en Stony Brook (Estados Unidos), decidieron aprovechar el hecho de que entre las células del músculo cardiaco hay una comunicación muy estrecha. Estas células laten en sincronía porque están en contacto unas con otras mediante empalmes celulares.

Entcheva afirma que en vez de tener que modificar todas las células del corazón, se puede inyectar una pequeña población de células donantes sensibles a la luz y permitir que esas células se unan al tejido normal y dirijan su latido.

Para probar esta teoría, los investigadores crearon una línea de células sensibles a la luz y las emparejaron con células cardiacas. Al recibir estímulos en forma de luz, esta población híbrida de células se contraía al ritmo de los pulsos eléctricos.

Entcheva explica que en el futuro ve posible coger células de un paciente y alterarlas genéticamente para que respondan a la luz. Si se inyecta una cantidad suficiente de células modificadas -ella calcula que medio millón de células o un par de milímetros de tejido son suficientes- se podría controlar el latido de todo el corazón. Sostiene que la luz usa menos energía que la electricidad al mismo tiempo que ofrece “una resolución espacial y temporal sin precedentes”, una ventaja cuando se tiene como objetivo partes concretas del corazón. La forma más probable de hacer llegar la luz a las células sería a través de finos cables de fibra óptica.

La técnica tiene aplicaciones inmediatas como herramienta de investigación para probar el funcionamiento de las células del corazón o para ayudar a probar los posibles efectos secundarios en el corazón de distintos medicamentos. La luz, sostiene Entcheva, permitiría un cribado de alto rendimiento mejor que los métodos actuales, que dependen de estimular las células con electrodos.

Miguel Valderrábano, cardiólogo en el Hospital Metodista de Houston (Estados Unidos), explica que durante la última década los investigadores han estado trabajando en nuevas clases de marcapasos biológicos, que suelen incorporar células que han sufrido algún tipo de ingeniería genética para que latan espontáneamente de alguna forma concreta. La idea de crear células que en vez de eso respondan a la luz es una nueva e intrigante estrategia, según Valderrábano. “Desde luego es un avance conceptual en el campo de los marcapasos biológicos”.

Al igual que otros enfoques, la técnica se enfrenta con obstáculos importantes, por ejemplo asegurarse de que las células marcapasos se integren adecuadamente con las células normales. Aunque los marcapasos biológicos son atractivos en teoría, deben representar un avance significativo respecto a los aparatos eléctricos que ya cuentan con un largo historial de funcionamiento. “Los marcapasos biológicos tienen un camino largo y difícil por delante para superar a los marcapasos normales”, asegura Valderrábano.


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