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Jul 15, 2023

Una cura para la ceguera podría provenir simplemente de las algas

Sarah Zhang Las algas que podrían curar la ceguera, técnicamente ni siquiera ven. Chlamydomonas reinhardtii son algas verdes simples y unicelulares que viven en el agua y la tierra. Tienen un cuerpo redondo, dos

Sara Zhang

Las algas que podrían curar la ceguera técnicamente ni siquiera ven. Chlamydomonas reinhardtii son algas verdes simples y unicelulares que viven en el agua y la tierra. Tienen un cuerpo redondo, dos colas en forma de látigos y un único ojo primitivo (ni siquiera un ojo, en realidad, una mancha ocular) que utilizan para buscar la luz solar para realizar la fotosíntesis.

Sin embargo, al igual que los ojos humanos, esa mancha ocular utiliza proteínas sensibles a la luz. Uno de ellos se llama canalrodopsina-2, y es esta proteína de alga, trasplantada a la retina humana, la que algún día podría devolver la vista a los ciegos. Y esto no es sólo un sueño lejano: el mes pasado, la FDA aprobó ensayos clínicos en humanos para que la empresa RetroSense, con sede en Ann Arbor, hiciera precisamente eso.

Toma un respiro. Sí, esto suena bastante loco, pero no del todo una locura vudú. La canalrodopsina-2, como ve, es una estrella de rock del mundo de la neurociencia. Durante la última década, los neurocientíficos han estado utilizando esta proteína para hacer que las neuronas reaccionen a la luz. Las neuronas normalmente no responden a la luz (dado que están atrapadas dentro del cráneo y todo eso), pero codifican genéticamente la proteína en neuronas, y los científicos pueden probar fácilmente los circuitos cerebrales con luz, una técnica conocida como optogenética.

Si la canalrodopsina-2 funciona en las células cerebrales, ¿por qué no en las células oculares? Por eso, RetroSense planea utilizar la optogenética en humanos por primera vez, reclutando para su ensayo clínico a 15 pacientes cegados por la enfermedad ocular genética retinitis pigmentosa. "Esperamos ponerlo en marcha este año en el otoño", dice el director ejecutivo Sean Ainsworth.

RetroSense utilizará un virus para insertar copias del gen canalrodopsina-2 en las neuronas de la retina interna, que normalmente no son sensibles a la luz. (Los bastones y los conos son las células sensibles a la luz habituales). Esto es terapia genética, y la terapia genética para curar enfermedades oculares genéticas no es una idea radicalmente nueva. En varios ensayos clínicos, los investigadores han inyectado virus que llevan una copia normal de un gen para compensar la copia defectuosa del paciente y restaurar la vista. Sin embargo, aquí radica la diferencia: RetroSense no inserta un gen de otro ser humano, otro mamífero o incluso otro animal, sino de un alga. Olvídese de las especies cruzadas: esto es dominio cruzado.

No empezó con las algas. RetroSense está otorgando la licencia de su tecnología a Zhuo-Hua Pan, un investigador de la visión de la Universidad Estatal de Wayne que estudia cómo restaurar la vista cuando los conos y bastones del ojo mueren. Eso es lo que sucede en enfermedades como la retinitis pigmentosa o la degeneración macular relacionada con la edad. La solución obvia soluciona las deficiencias humanas con genes humanos: codificar las proteínas sensibles a la luz de los bastones humanos en otras células funcionales de la retina enferma. Pero esas proteínas son delicadas y tienen que trabajar en conjunto con varias otras proteínas, lo que significa que los científicos necesitan insertar varios genes. "Pensamos que sería casi imposible hacerlo", dice Pan.

En 2003, Pan encontró un artículo sobre la canalrodopsina-2 de Chlamydomonas reinhardtii. Los científicos empezaron a introducirlo en células de mamíferos y todo lo que necesitaban era un gen y una proteína. "Funcionó perfectamente desde el principio", afirma Pan. “Eso básicamente fue muy, muy afortunado”. Los cientos de laboratorios de neurociencia que dependen de la optogenética podrían decir lo mismo.

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Poner canalrodopsina-2 en las neuronas internas de la retina evita gran parte de la complejidad del ojo. Lo primero que hay que saber sobre cómo funciona el ojo es que no tiene sentido. Por un lado, parece estar conectado al revés: la luz tiene que pasar a través de varias capas de neuronas antes de llegar a los bastones y conos sensibles a la luz en la parte posterior de la retina, que luego tiene que enviar señales eléctricas de regreso a través de todas esas capas de neuronas. en camino al cerebro. (En el diagrama, la parte posterior de la retina está en la parte superior). Los bastones y los conos también la tienen al revés: se disparan en la oscuridad, no en la luz, e invertir ese código es parte del trabajo de esas neuronas. Si el ojo humano era obra de un diseñador inteligente, éste era un loco.

Retrosense se dirige únicamente a la última capa de neuronas, llamadas células ganglionares de la retina. Hazlos sensibles a la luz, dice la lógica, y podrás evitar las neuronas dañadas o muertas que vienen antes. Es un ojo más simple.

El ojo biónico Argus II, aprobado por la FDA, también estimula las neuronas no sensibles a la luz de la retina. Sin embargo, con sólo 60 electrodos para estimular las neuronas, su resolución es pobre. Si la terapia génica puede introducir canalrodopsina-2 en sólo el 10 por ciento del millón de células ganglionares de la retina en cada ojo, dice Pan, eso equivale a 100.000 electrodos. Un desafío para los ensayos en humanos será garantizar que la canalrodopsina-2 llegue a suficientes células ganglionares de la retina. Pan dice que eso es fácil en roedores, pero sus experimentos con primates parecen mostrar algún tipo de barrera que impide la fácil inserción de la canalrodopsina-2.

Si la canalrodopsina-2 llega a las células, ¿tendrán los pacientes algo parecido a una visión normal? La canalrodopsina-2 es 1.000 veces menos sensible a la luz que los conos. Y las células ganglionares de la retina normalmente no se ocupan de las señales luminosas brutas; Por lo general, reciben información de múltiples bastones o conos. El cerebro es plástico, pero ¿es lo suficientemente plástico como para dar sentido a estas nuevas señales? Los ratones que se someten al tratamiento parecen ver barras de luz, lo cual es alentador. A medida que avance el ensayo clínico, es posible que los humanos pronto puedan informar lo que ven con mucho mayor detalle.

La canalrodopsina-2 ha revolucionado la forma en que los neurocientíficos estudian las neuronas en ratones, ratas, peces cebra y moscas de la fruta. Introducir la optogenética en humanos siempre iba a ser mucho más complicado. Una década después, RetroSense finalmente lo intentará.