Control de la expresión génica mediante la actividad cerebral

Como si de una novela de ciencia ficción se tratara, un equipo de científicos de la Universidad de Basilea, Suiza, ha conseguido convertir ondas cerebrales humanas en señales que controlan la expresión de genes concretos.

“Por primera vez hemos sido capaces de acceder a las ondas cerebrales humanas, transferirlas de forma inalámbrica a una red génica y regular la expresión de un gen dependiendo del tipo de pensamiento,” indica Martin Fussenegger, director del trabajo. “Es un sueño que llevábamos persiguiendo hace más de una década.”

El sistema funciona de la siguiente forma: las ondas cerebrales recogidas por un dispositivo en la cabeza bajo la forma de un electroencefalograma, son analizadas y transmitidas vía Bluetooth a un controlador que regula un generador de campo que produce un campo electromagnético que abastece a un implante con una lámpara de LED integrada. La lámpara emite luz en el infrarrojo cercano e ilumina una cámara de cultivo que contiene células modificadas genéticamente para expresar una proteína (la fosfatasa alcalina embrionaria secretada, o SEAP) en presencia de la luz. En una versión paralela, en lugar de aplicar la luz a un cultivo celular, los investigadores consiguieron iluminar células implantadas bajo la piel de ratones, obteniendo también diferentes niveles de expresión de SEAP en el flujo sanguíneo de los ratones.

Los participantes en la prueba se agruparon en tres grupos diferentes. El primer grupo, llevó a cabo una tarea que necesitara concentración, lo que fue traducido en la producción de niveles medios de proteína SEAP. En el caso del segundo grupo, caracterizado por una actividad cerebral en un estado de completa relajación, los investigadores observaron niveles muy elevados de proteína SEAP. Por último, en el grupo denominado de bio-retroalimentación, los participantes fueron capaces de encender y apagar la lámpara LED del implante subcutáneo del ratón mediante la observación del mismo, hecho que se tradujo en la modificación de la expresión de la proteína en el flujo sanguíneo de los ratones utilizados.

El trabajo del equipo de Martin Fussenegger combina conceptos obtenidos de dos áreas de reciente desarrollo: la cibernética y la optogenética. De la primera extrae la posibilidad de controlar prótesis biónicas mediante la actividad cerebral y de la segunda la capacidad de modular la expresión génica a través de la exposición a la luz de determinado espectro.

Los resultados muestran que la expresión de genes en células y en ratón puede ser modulada mediante tres estados mentales diferentes. Los investigadores confían en que este tipo de implantes, controlados mediante el pensamiento, puedan algún día ayudar a combatir enfermedades neurológicas, como la epilepsia o algunos desórdenes neurodegenerativos. Bien para que los pacientes aprendan a generar estados mentales específicos para programar su equilibrio o con el objetivo de crear implantes que puedan producir dosis de tratamientos en tiempo real. Las posibilidades del método son amplias, y quizás lo que ahora parezca propio de la ciencia-ficción, pueda convertirse, en un futuro cercano, en una realidad terapéutica.

Referencia: Folcher M, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant. Nat Communications. 2014 Nov 11. Doi: 10.1038/ncomms6392

Fuente: https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2014/11/controlling-genes-with-thoughts.html

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/41416/title/Mind-Controlled-Gene-Expression/

ondas cerebrales. Imagen: Folcher M, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant. Nat Communications. 2014 Nov 11. Doi: 10.1038/ncomms6392

Esquema del mecanismo utilizado. Imagen: Folcher M, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant. Nat Communications. 2014 Nov 11. Doi: 10.1038/ncomms6392

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