Hace diez años,Un Fitbit era uno de los dispositivos portátiles más sofisticados que existían. El Apple Watch pronto lo reemplazó, convirtiéndose rápidamente en el reloj inteligente más vendido del mundo. Luego llegó el anillo Oura , más elegante y discreto .

Ahora existe una nueva generación de dispositivos portátiles diseñados para la cabeza. En lugar de registrar los pasos, la frecuencia cardíaca y la temperatura de la piel, estos dispositivos están diseñados para leer las ondas cerebrales. Mediante electroencefalografía (EEG), detectan los impulsos eléctricos producidos por el cerebro y utilizan inteligencia artificial para interpretarlos.

Tomemos como ejemplo Elemind. En lugar de simplemente monitorizar el sueño, el dispositivo de esta empresa con sede en Cambridge, Massachusetts, busca mejorarlo. La diadema de Elemind, que cuesta 350 dólares, parece sacada de 
Star Trek y está diseñada para optimizar la calidad del sueño. Detecta las señales cerebrales para determinar si la persona está dormida o despierta y emite un tipo de estimulación acústica conocida como ruido rosa para inducir en el cerebro la transición de los patrones de vigilia a las ondas delta, que representan un sueño más profundo. En un 
pequeño estudio con 21 participantes , el dispositivo ayudó a más de tres cuartas partes de ellos a conciliar el sueño más rápido.

Si eres de los que prefieren trabajar de forma más inteligente que más duro, puedes comprar unos auriculares de 500 dólares de Neurable, una empresa con sede en Boston, para optimizar tu productividad. Equipados con sensores EEG, los auriculares registran la actividad cerebral asociada a la concentración (en concreto, las ondas beta) para indicar al usuario su nivel de concentración. Cuando 
los probé el año pasado , confirmaron lo que ya sospechaba: mis horas de trabajo más concentradas son por la mañana. El dispositivo también te avisa para que tomes algún descanso si detecta que llevas demasiado tiempo concentrado, una función que agradezco, ya que paso mucho tiempo delante del ordenador

Apple también se está adentrando en la tecnología cerebral portátil. La compañía solicitó una patente en 2023 para unos AirPods con sensores EEG, aunque todavía no han salido al mercado. Sin embargo, a principios de este año, Apple presentó una nueva función de accesibilidad que permite controlar sus Vision Pro mediante ondas cerebrales en lugar de movimientos físicos. Esto significa que las gafas de realidad aumentada ahora se pueden integrar con interfaces cerebro-computadora (BCI), sistemas que leen las señales cerebrales para permitir a los usuarios controlar dispositivos con el pensamiento.

La empresa de neurotecnología Cognixion ya está aprovechando la nueva función de Apple. Esta startup de Santa Bárbara, California, desarrolló una aplicación de realidad aumentada para las gafas Vision Pro y una diadema personalizada que detecta las señales cerebrales. Por ahora, Cognixion se centra en usar esta tecnología para ayudar a restaurar la comunicación en personas con dificultades del habla debido a la parálisis. Sin embargo, es fácil imaginar cómo una Vision Pro equipada con una interfaz cerebro-computadora podría ser adoptada por un público más amplio para actividades como jugar videojuegos o enviar mensajes de texto con la mente.

A principios de este año, hablé con Andreas Melhede de Elata Biosciences, quien está creando lo que él llama la «internet abierta de los cerebros», una red de código abierto donde cualquiera puede crear una neuroaplicación que se ejecute en un dispositivo EEG. La organización sin fines de lucro creó su propio dispositivo y una aplicación de Pong, que presentó este otoño durante una conferencia de criptomonedas en Singapur. Alrededor de 30 personas se reunieron en la terraza de un restaurante para competir en un torneo de Pong, pero en lugar de mandos, los participantes llevaban unos auriculares para monitorizar sus señales cerebrales. Su objetivo: golpear una pelota en una pantalla con su raqueta usando solo sus pensamientos.

El juego Pong se ha utilizado como prueba de concepto en otros experimentos de interfaz cerebro-computadora, incluyendo los de Neuralink . Melhede me comentó que el torneo tenía como objetivo ser una forma divertida de introducir a la gente a la neurotecnología. Los desarrolladores ya han creado algunas otras aplicaciones de juegos para la red Elata, y espera atraer también aplicaciones de investigación y bienestar. «En realidad, depende del usuario lo que quiera hacer y del desarrollador lo que quiera crear», afirma. Se inspiró para crear Elata tras ver a un ser querido sufrir de depresión y ansiedad, y pensó que la neurotecnología portátil podría ser la solución.

Otros fabricantes de dispositivos portátiles buscan la aprobación regulatoria como dispositivos médicos, como Apple lo ha hecho con varias funciones de salud en sus relojes inteligentes. Flow Neuroscience de Suecia ha desarrollado unos auriculares que emiten un tipo de corriente eléctrica de baja intensidad llamada estimulación transcraneal de corriente continua para tratar la depresión. Una aplicación complementaria proporciona terapia conductual, orientación y monitorización. El dispositivo 
fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) en diciembre pasado como el primer tratamiento no farmacológico para el trastorno depresivo mayor disponible en EE. UU. para uso doméstico. También está aprobado en el Reino Unido, Europa, Australia y otros mercados. En un 
ensayo clínico con 174 personas, el 45 % de los participantes que recibieron el dispositivo de Flow experimentaron una remisión de los síntomas a las 10 semanas, en comparación con el 22 % de los del grupo de control que recibieron una versión simulada. Flow espera que el dispositivo esté disponible en EE. UU. en la primavera de 2026. En el Reino Unido, ya lo utiliza el Servicio Nacional de Salud (NHS).

Si bien las interfaces cerebro-computadora implantadas ya pueden decodificar el habla interna y predecir algunos pensamientos inconscientes , ningún dispositivo portátil es lo suficientemente sofisticado como para leer los pensamientos privados de una persona, todavía. Estos dispositivos de consumo se basan en la IA para ayudar a reconocer patrones específicos de ondas cerebrales asociados con ciertos estados mentales. Pero esos datos de ondas cerebrales siguen siendo altamente personales y pueden revelar mucho sobre el estado mental o emocional de una persona. Esto plantea interrogantes sobre cómo se almacenarán y protegerán los datos recopilados por estos dispositivos. El cerebro es la última frontera de la privacidad. Como si la publicidad no fuera ya terriblemente dirigida, imagínese si los fabricantes de dispositivos vendieran los datos neurológicos de los clientes a terceros. O si su empleador supiera cuántos minutos durante la jornada laboral no estuvo del todo concentrado.

Nita Farahany, profesora de derecho y filosofía en la Universidad de Duke y autora del libro « La batalla por tu cerebro» , sobre el nuevo amanecer del seguimiento y la manipulación cerebral, predice que la neurotecnología portátil acabará por generalizarse. «Se volverán tan comunes que ya no serán portátiles como los auriculares, sino pequeños tatuajes detrás de la oreja integrados con todos tus dispositivos», afirma. «Creo que ese es el camino inevitable: una integración perfecta, del cerebro a los dispositivos».

Mediante la combinación de tecnología LED y nanomateriales, los investigadores han creado una terapia que elimina las células cancerosas utilizando calor localizado sin dañar el tejido sano.

En la lucha contra el cáncer, un campo de investigación importante es la búsqueda de alternativas seguras a la quimioterapia y la radioterapia. Estos tratamientos atacan tanto las células cancerosas como las sanas, exponiendo a los pacientes a graves efectos secundarios.

Un equipo de científicos de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Oporto en Portugal ha dado un paso más hacia una alternativa viable. Han desarrollado materiales capaces de convertir la luz del infrarrojo cercano (NIR) de forma eficiente y segura en calor, el cual puede dirigirse con gran precisión contra las células cancerosas. Estos materiales son nanoescamas de óxido de estaño (SnOₓ), diminutas partículas con un grosor inferior a 20 nanómetros (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro).

Los hallazgos del equipo, publicados en la revista 
ACS Nano ofrece nuevas esperanzas para el diseño de terapias fototérmicas, nombre que reciben este tipo de tratamientos basados en la luz.

La terapia fototérmica es un procedimiento no invasivo que calienta las células cancerosas para destruirlas. Funciona infiltrando las células cancerosas con materiales que absorben la luz y la convierten en calor, en este caso, nanoflakes de SnOₓ_, los cuales se diseñan para que se acumulen específicamente en los tejidos tumorales. Posteriormente, se les aplica luz con una longitud de onda que les proporciona la energía necesaria para generar calor que destruye las células cancerosas, sin dañar los tejidos sanos.

Los investigadores proponen que sus nanoflakes de SnO _x podrían mejorar este tipo de tratamientos al ofrecer una mayor eficiencia térmica, biocompatibilidad y asequibilidad que otros materiales que se utilizan en dichos procesos.

“Nuestro objetivo era crear un tratamiento que no solo fuera eficaz, sino también seguro y accesible”, declaró Jean Anne Incorvia, profesora de ingeniería de la Universidad de Texas y una de las líderes del proyecto, en un comunicado de prensa. “Mediante la combinación de luz LED y nanoflakes de SnOₓ, hemos desarrollado un método para atacar con precisión las células cancerosas sin dañar las células sanas”.

Para evaluar la eficiencia térmica de su nuevo material, el equipo desarrolló un sistema propio basado en diodos emisores de luz de infrarrojo cercano (LED-NIR) que emiten luz a una longitud de onda de 810 nanómetros, segura para los tejidos biológicos. A diferencia de los sistemas láser tradicionales, los LED-NIR proporcionan una iluminación más homogénea y estable, reducen el riesgo de sobrecalentamiento y requieren una inversión mínima. El sistema experimental completo, capaz de irradiar hasta 24 muestras simultáneamente, tiene un costo aproximado de 530 dólares, lo que lo convierte en una herramienta asequible y versátil para la investigación biomédica.

Los resultados obtenidos al irradiar células cancerosas tratadas con SnOₓ con radiación infrarroja cercana (NIR) _han sido alentadores. La Universidad de Texas (UT) informó que, con tan solo 30 minutos de exposición, el método eliminó hasta el 92 % de las células de cáncer de piel y el 50 % de las células de cáncer colorrectal. Esto se logró sin efectos nocivos para las células sanas de la piel, lo que demuestra la seguridad y la selectividad de este método.

Aunque se requieren más estudios biológicos y clínicos, este trabajo demuestra que estos nanomateriales, tratados con este tipo específico de luz, podrían convertirse en una terapia fototérmica viable y asequible para el cáncer. «Nuestro objetivo final es que esta tecnología esté disponible para pacientes de todo el mundo, especialmente en lugares donde el acceso a equipos especializados es limitado, con menos efectos secundarios y a un menor coste», declaró Artur Pinto, investigador de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Oporto y uno de los autores principales.

“En el caso particular del cáncer de piel, prevemos que algún día el tratamiento podrá trasladarse del hospital al domicilio del paciente”, afirmó Pinto. “Tras la cirugía, se podría colocar un dispositivo portátil sobre la piel para irradiar y destruir cualquier célula cancerosa restante, reduciendo así el riesgo de recaída”.

El plástico ya no solo envuelve nuestra comida o compone la ropa que vestimos, sino que ha colonizado de manera silenciosa nuestro organismo. Y es que se han encontrado microplásticos en casi todas partes del cuerpo: placenta, sangre, pulmones, testículos, leche materna, cerebro humano… Pero ante la gran pregunta de qué efecto nos causa en el organismo, ya vamos teniendo respuestas. 

Las medidas. Los estudios ya apuntan a que podríamos albergar hasta cinco gramos de este material en nuestro propio cerebral. La imagen es impactante: el equivalente a una cucharadita de plástico alojada en los más profundo de nuestro ser. 

Los microplásticos son partículas, en este caso son muy diminutas que se desprenden de envases, ropa sintética, neumáticos, cosméticos y un sinfín de objetos cotidianos como una lechuga. Pero algunos son tan pequeños que son capaces de atravesar las barreras de nuestros pulmones e intestinos, viajar por el torrente sanguíneo y depositarse en nuestros órganos internos. Lo que sucede una vez allí es la gran incógnita que los científicos se afanan en despejar. 

Los estudios. El Dr. Christian Pacher-Deutsch, de la Universidad de Graz (Austria), presentó recientemente un estudio en el que expuso bacterias intestinales humanas a cinco tipos de microplásticos comunes. El resultado fue bastante claro: las poblaciones bacterianas se alteraron, produciendo cambios químicos, en algunos casos reflejaban patrones observados en pacientes con depresión y cáncer colorrectal. Aunque el propio investigador era cauto al apuntar que «aunque es pronto para hacer afirmaciones definitivas, reducir la exposición a los microplásticos es una precaución sensata». 

Pero los efectos no se detienen en el intestino. La Dra. Jaime Ross, neurocientífica de la Universidad de Rhode Island, llevó a cabo un experimento revelador: dio a beber a un grupo de ratones agua contaminada con microplásticos. Al poco tiempo, los ratones empezaron a comportarse de forma extraña, aventurándose con ansiedad en espacios abiertos, un comportamiento atípico que se asocia con el envejecimiento y las enfermedades neurológicas.

Al analizar sus cerebros, Ross encontró plástico en todos los órganos y una reducción de la GFAP, una proteína clave para la salud cerebral. Este mismo patrón de agotamiento se observa en humanos con depresión y demencia.

Precaución. En este caso se han detectado microplásticos en placas arteriales, y un análisis concluyó que las personas cuyas placas estaban cargadas de plástico tenían casi cinco veces más probabilidades de sufrir un infarto, un derrame cerebral o morir en un plazo de tres años. 

La práctica. Ante esta avalancha de datos, The Guardian quiso pasar de la teoría a la práctica. La propia periodista del medio británico decidió someterse a una prueba de la empresa Plastictox que, por 144 libras, promete revelar la cantidad de microplásticos que circula por la sangre. 

El resultado de la prueba indicó una concentración de cuarenta microplásticos por mililitros de sangre. Y aunque esta cifra la situaba en el 25% de las personas con menor exposición, el laboratorio le dio el resultado total: unas 200.000 partículas de plástico en el torrente sanguíneo. 

Sin embargo, otros expertos piden cautela. La profesora Stephanie Wright, investigadora del Imperial College de Londres, califica estas pruebas de «muy prematuras». Apunta que aunque una analítica demuestre que hay 40 partículas por ml, se desconoce si esto es bueno o malo o si va a depender del tipo de plástico que es o de su procedencia. Se vive en una auténtica incertidumbre. 

Los consejos. Aunque es imposible evitar la exposición por completo, hay una serie de consejos para evitar consumir este tipo de microplásticos. Por ejemplo, se puede optar por no usar utensilios de cocina de plástico o beber líquidos calientes en vasos de plástico. Incluso con el agua de grifo o embotellada podemos tener el mismo problema. 

Fuera de la alimentación, también se debe revisar el material de composición de la ropa de cama o los pijamas que pueden liberar este tipo de partículas, haciendo que el algodón sea lo mejor. 

La tecnología de edición genética Crispr ha demostrado su potencial revolucionario en los últimos años: se ha utilizado para tratar enfermedades raras, adaptar cultivos para que resistan los extremos del cambio climático o incluso cambiar el color de una telaraña. Pero la mayor esperanza reside en que esta tecnología ayude a encontrar la cura para una enfermedad global, como la diabetes. Un nuevo estudio apunta en esa dirección.

Por primera vez, investigadores lograron implantar células pancreáticas editadas con Crispr en un hombre con diabetes tipo 1, una enfermedad autoinmune en la que el sistema inmunitario ataca las células productoras de insulina del páncreas. Sin insulina, el cuerpo no puede regular la glucemia. Si no se toman medidas para controlar los niveles de glucosa por otros medios (normalmente, mediante inyecciones de insulina), esto puede provocar daños en los nervios y órganos, en particular el corazón, los riñones y los ojos. Aproximadamente 9,5 millones de personas en todo el mundo padecen diabetes tipo 1.

En este experimento, las células modificadas produjeron insulina durante meses tras su implantación, sin necesidad de que el receptor tomara inmunosupresores para evitar que su organismo las atacara. La tecnología Crispr permitió a los investigadores camuflar las células modificadas genéticamente para evitar su detección.

El estudio, publicado el mes pasado en The New England Journal of Medicine, detalla el procedimiento paso a paso. Primero, se extrajeron células de los islotes pancreáticos de un donante fallecido sin diabetes y luego se modificaron con la técnica de edición genética Crispr-Cas12b para que pudieran evadir la respuesta inmunitaria del paciente con diabetes. Se dice que las células así alteradas son «hipoinmunes», explica Sonja Schrepfer, profesora del Centro Médico Cedars-Sinai de California y cofundadora científica de Sana Biotechnology, la empresa que desarrolló este tratamiento.

Las células editadas se implantaron en el músculo del antebrazo del paciente y, tras 12 semanas, no se detectaron signos de rechazo. (Un informe posterior de Sana Biotechnology indica que las células implantadas seguían evadiendo el sistema inmunitario del paciente después de seis meses).

Las pruebas realizadas como parte del estudio registraron la funcionalidad de las células: las células implantadas secretaban insulina en respuesta a los niveles de glucosa, lo que representa un paso clave para controlar la diabetes sin necesidad de inyecciones de insulina. Se registraron cuatro eventos adversos durante el seguimiento del paciente, pero ninguno fue grave ni estuvo directamente relacionado con las células modificadas.

El objetivo final de los investigadores es aplicar modificaciones genéticas que camuflen el sistema inmunitario a las células madre —que tienen la capacidad de reproducirse y diferenciarse en otros tipos celulares dentro del organismo— y luego dirigir su desarrollo hacia las células de los islotes secretoras de insulina. «La ventaja de la ingeniería de células madre hipoinmunes radica en que, cuando estas proliferan y crean nuevas células, estas también son hipoinmunes», explicó Schrepfer en una sesión de preguntas y respuestas en Cedars-Sinai a principios de este año.

Tradicionalmente, trasplantar células extrañas a un paciente ha requerido suprimir su sistema inmunitario para evitar su rechazo. Esto conlleva riesgos significativos: infecciones, toxicidad y complicaciones a largo plazo. «Ver morir a pacientes por rechazo o por complicaciones graves de la inmunosupresión me frustraba, y decidí centrar mi carrera en el desarrollo de estrategias para superar el rechazo inmunitario sin fármacos inmunosupresores», declaró Schrepfer a Cedars-Sinai.

Si bien la investigación marca un hito en la búsqueda de tratamientos para la diabetes tipo 1, es importante destacar que el estudio contó con un solo participante, quien recibió una dosis baja de células durante un breve periodo, insuficiente para que el paciente ya no necesitara controlar su glucemia con insulina inyectada. Un editorial de la revista Nature también señala que algunos grupos de investigación independientes han fracasado en sus esfuerzos por confirmar que el método de Sana proporciona a las células editadas la capacidad de evadir el sistema inmunitario.

Sana buscará realizar más ensayos clínicos a partir del próximo año. Sin pasar por alto las críticas y limitaciones del estudio actual, la posibilidad de trasplantar células modificadas para ser invisibles al sistema inmunitario abre un horizonte muy prometedor en la medicina regenerativa.

Imagine un mundo donde los datos bidimensionales pudieran moverse y manipularse en un entorno tridimensional. En una habitación de hospital, por ejemplo, un médico podría ver, manipular y experimentar visualmente la resonancia magnética cerebral de un paciente, o un ingeniero de construcción podría proyectar una infraestructura de nuevo diseño para que los inversores pudieran recorrer los planos.

En lugar de simplemente ver datos o información bidimensional en una pantalla, un usuario puede interactuar directamente con un objeto, girarlo y visualizarlo mejor en su estructura completa.

«Estamos en un mundo en el que hay una enorme cantidad de datos en 3D, pero actualmente solo hay un número limitado de formas de verlos», dice Michael Bove, investigador independiente e inventor de pantallas 3D que trabaja frecuentemente con el MIT.

Hologramas vs. pantallas volumétricas

Dos tecnologías modernas prometen ofrecer precisamente eso: las pantallas volumétricas y los hologramas. Aunque ambos términos se usan indistintamente, son tecnologías muy diferentes, afirma Bove.

“Un holograma es algo que utiliza difracción para crear un campo de luz en el aire, mientras que una pantalla volumétrica tiene puntos de luz en el aire, generalmente mediante un dispositivo mecánico con una pantalla móvil para proyectar o una serie de LED que se mueven hacia arriba y hacia abajo en el espacio”, dice Bove.

Al proyectar un patrón de difracción fino, un holograma crea un campo de luz en el espacio y muestra imágenes tridimensionales similares a las que se ven a través de una ventana. Las pantallas volumétricas, en cambio, muestran puntos de luz provenientes de cada posición dentro de un volumen para generar imágenes tridimensionales que pueden observarse directamente.

“Lo que vemos en las películas, y que se llama holograma, es más exactamente una visualización volumétrica”, afirma el informático.

Manipulación de gráficos 3D

Marzo es coautor de un nuevo estudio que, por primera vez, describe pantallas volumétricas, conocidas coloquialmente como hologramas, que muestran gráficos tridimensionales en el aire que los usuarios pueden manipular en tiempo real.

Las pantallas volumétricas utilizan una lámina de oscilación rápida, conocida como difusor, que proyecta sincronizadamente casi 3000 imágenes por segundo. Estas imágenes individuales crean un volumen completo, o pantalla. Sin embargo, los difusores ópticos suelen ser rígidos y no permiten la interacción directa, según los investigadores.

El difusor de una pantalla volumétrica rebota la luz proyectada; es la pantalla de proyección donde se ven los gráficos. Este difusor oscila muy rápidamente y, gracias a la persistencia de la visión, los gráficos aparecen en un volumen, explica Marzo.

Un difusor elástico puede deformarse y volver a su forma original, por lo que si las manos entran en el volumen donde oscila, el difusor se deformará alrededor de la mano sin dañarla y volverá a su forma original cuando se retire la mano.

Como el difusor está cortado en tiras y oscila a gran velocidad, no se enreda en los dedos, incluso cuando la mano se desliza a través de él.

La nueva tecnología, FlexiVol, emplea difusores elásticos que permiten a los usuarios interactuar directamente con el contenido tridimensional real dentro del volumen de la pantalla. Los gráficos de FlexiVol proporcionan las señales de profundidad de los objetos reales mediante la disparidad binocular (imágenes diferentes para cada ojo) y la acomodación del enfoque (visión borrosa de lo que no está enfocado).

“Sin necesidad de usar dispositivos, el contenido 3D real aparece como pantallas volumétricas proyectadas en el aire que pueden ser observadas por varias personas desde diferentes ángulos”, afirma Marzo.

Ampliando los límites con FlexiVol

Los usuarios no toman literalmente el objeto tridimensional, sino que el efecto se logra mediante una técnica de imagen. El dispositivo detecta la ubicación de los dedos de la persona y anticipa sus movimientos, adaptándose a sus acciones.

“Es natural ver un objeto en el espacio y querer extender la mano y agarrarlo. Esta tecnología permite hacerlo”, dice Bove, quien no participó en el estudio. “Pero no es lo mismo que sostener algo y moverlo”.

Y como no se necesitan gafas ni auriculares especiales, FlexiVol ofrece una experiencia compartida, ampliando aún más los límites de la innovación científica. La visualización quirúrgica o la ingeniería estructural son solo dos campos que pueden emplear esta tecnología en un entorno comercial o de aprendizaje.

Por otra parte, Bove añade que las pantallas volumétricas son “simplemente divertidas” y pueden utilizarse en la industria del entretenimiento, desde películas hasta videojuegos.

FlexiVol y otras tecnologías similares utilizan una interfaz gestual, lo que significa que una persona puede tocar la pantalla y mover objetos, pero no necesariamente sentir nada. Una interfaz háptica, en cambio, permite sentir algo al tocar la pantalla, lo cual no suele ser compatible con una pantalla volumétrica.

Marzo dice que su equipo planea agregar sensaciones táctiles para que el usuario “sienta” la temperatura o la presión al interactuar con la pantalla volumétrica y permitir que se puedan alcanzar pantallas más grandes desde los lados y la parte superior.

Durante décadas, los neurocientíficos han lidiado con una pregunta aparentemente básica sobre el cerebro humano: ¿genera nuevas neuronas en la edad adulta? Este proceso, llamado neurogénesis, se ha documentado en roedores adultos, pero la evidencia definitiva en humanos ha sido difícil de obtener. Ahora, un equipo de investigación ha abordado este viejo problema con dos herramientas modernas: una combinación de inteligencia artificial (IA) conocida como aprendizaje automático y un método para mostrar la actividad genética en células individuales. En Science Today, el grupo identifica células en tejido cerebral humano adulto con la firma genética de progenitores neuronales, las células que pueden dividirse para crear neuronas.

Algunos neurocientíficos consideran el resultado como una prueba concluyente de que la neurogénesis ocurre en el hipocampo humano adulto, la parte del cerebro encargada del aprendizaje y la memoria. Sin embargo, el nuevo trabajo sugiere que ocurre con mayor lentitud que en un cerebro en desarrollo y varía considerablemente entre personas; algunos adultos podrían no generar nuevas neuronas. Los autores del estudio ahora esperan centrar su investigación en el estudio de cómo este proceso contribuye al aprendizaje y la memoria en la edad adulta.

“Este artículo supondrá una gran contribución al campo”, afirma Evgenia Salta, del Instituto Neerlandés de Neurociencia, quien estudia la neurogénesis pero no participó en el trabajo. Ofrece una “prueba de concepto” de que las neuronas nacen en el hipocampo adulto incluso a medida que envejecemos, afirma.

A principios del siglo XX, Santiago Ramón y Cajal, el primero en caracterizar la estructura de las neuronas, propuso que las células cerebrales son fijas, terminadas e inmutables tras el nacimiento. Incluso después de que los neurocientíficos se dieran cuenta de que el cerebro madura y crece tras el nacimiento, consideraban la neurogénesis un proceso exclusivo de la infancia: las células madre se convierten en progenitoras, dando lugar a neuronas inmaduras que se convierten en las células maduras de las que dependemos el resto de nuestras vidas. Los primeros experimentos con roedores que identificaron progenitores neuronales en animales adultos fueron en gran medida descartados por ser irrelevantes para las personas, ya que «los humanos no somos ratones grandes», afirma Gerd Kempermann, médico de la Universidad Tecnológica de Dresde.

Pero a partir de la década de 1990, surgieron estudios que cuestionaron esa suposición, etiquetando lo que parecían ser células en división activa en primates adultos y en los cerebros de pacientes fallecidos con cáncer. En 2013, utilizando una innovadora técnica de datación por carbono para evaluar la edad de las neuronas, el neurocientífico Jonas Frisén, del Instituto Karolinska (KI), publicó evidencia que sugería que las neuronas se generaban hasta bien entrada la edad adulta en el hipocampo humano. Sin embargo, un grupo de neurocientíficos, muy activo, no quedó convencido.

Más recientemente, estudios que utilizan anticuerpos fluorescentes para marcar proteínas en estudios post mortem de tejido cerebral adulto han arrojado resultados contradictorios. Algunos investigadores no encontraron marcadores de neuronas jóvenes ni de sus progenitores; otros detectaron doblecortina, una proteína que se cree liberan las neuronas inmaduras, y argumentaron que no se había detectado en trabajos previos debido a métodos de preservación de tejido deficientes.

En el nuevo artículo, Frisén y su equipo se basan en el aprendizaje automático para identificar la actividad genética característica de las células nerviosas jóvenes en cerebros de roedores adultos. Secuenciaron las cadenas de ARN en células individuales y analizaron los ARN mensajeros (ARNm) que representan la instrucción para la síntesis de proteínas producida a partir de un gen activo. Posteriormente, el grupo buscó una actividad genética similar en datos de secuenciación de ARN de células individuales de tejido humano post mortem. Otro equipo fue pionero en este enfoque en un artículo publicado en Nature en 2022, identificando células con características de neuronas inmaduras en el hipocampo humano adulto. Sin embargo, estos investigadores no pudieron encontrar los precursores de las células inmaduras, los progenitores neuronales, un eslabón perdido que el equipo de Frisén se propuso descubrir.

Los investigadores esperan que los progenitores neuronales sean aún más escasos que las neuronas inmaduras que generan. Para encontrarlos, el equipo de Frisén ideó una manera de clasificar y aislar las células con probabilidades de ser progenitoras. Posteriormente, pudo comparar sus características genéticas con las de las células hipocampales de roedores adultos y humanos lactantes. Esta reducción de los posibles progenitores neuronales es el «mayor avance del artículo», afirma el neurocientífico Hongjun Song, de la Universidad de Pensilvania, coautor del estudio de 2022.

De aproximadamente 300.000 neuronas hipocampales humanas, provenientes de tejido cerebral de adolescentes hasta septuagenarios, el algoritmo del equipo de Frisén identificó 354 como células progenitoras. Entre los genes expresados ​​en estas células, no se encontró una «clave mágica», afirma Salta: ningún gen activo único distinguiría a una progenitora de todos los demás tipos celulares. Más bien, el análisis reveló numerosos marcadores que, combinados, podrían indicar una progenitora neuronal adulta, añade.

Los distintos cerebros humanos presentaron un número muy diferente de progenitores, señala Salta, quien sugiere que nuestra capacidad de neurogénesis podría ser sensible a numerosos factores ambientales o biológicos. Los cerebros jóvenes generalmente presentaban más progenitores neuronales que los mayores, y el tejido de cinco de los 14 adultos del conjunto de datos no presentó progenitores neuronales discernibles. En el caso de los que sí los presentaron, aún no está claro si los progenitores surgieron en el cerebro adulto o si estuvieron presentes desde la infancia y simplemente maduran lentamente, señalan los autores.

Los hallazgos sugieren que la tasa de crecimiento neuronal es baja en adultos, afirma Frisén, aunque el nuevo estudio no estima una tasa precisa. El trabajo previo de su equipo sugirió que se forman aproximadamente 700 neuronas nuevas cada día, lo que representa menos del 0,03 % de las neuronas del hipocampo adulto.

Shawn Sorrells, neurocientífico de la Universidad de Pittsburgh, afirma que los métodos del nuevo estudio son en gran medida indirectos y requieren validación con otros enfoques. Sorrells, coautor del estudio de marcaje de anticuerpos que no halló evidencia de neurogénesis adulta, sugiere que el algoritmo de aprendizaje automático podría haber sido entrenado para identificar progenitores que dan origen a células cerebrales no neuronales llamadas glía, que se sabe que se regeneran en la edad adulta. En general, los resultados sugieren que los progenitores neuronales probablemente sean poco frecuentes o inexistentes en la mayoría de los individuos, afirma, y ​​aún es posible que las células que identifican los autores sean ruido o algún otro tipo celular.

Ionut Dumitru, investigador postdoctoral del KI y primer autor del artículo, dice que las células progenitoras que su equipo utilizó como referencia expresaban genes que eran característicos de las neuronas, no de los progenitores gliales.

Kempermann y otros consideran que los nuevos hallazgos refuerzan el argumento a favor de la neurogénesis adulta. «Si analizamos la evidencia completa que tenemos hoy, podemos afirmar que el debate ha terminado», afirma.

Song afirma que «la próxima frontera» es estudiar si las diferencias en la tasa de neurogénesis en el hipocampo contribuyen a problemas como el deterioro cognitivo observado en personas con Alzheimer, un hallazgo que podría indicar posibles terapias. Frisén también está deseoso de dejar atrás este prolongado debate. «Esperemos que esto no genere más controversia, sino más bien cierta unificación».

De la misma manera que las personas pueden “chatear” con grandes modelos de lenguaje como GPT-4, los médicos de Stanford Health Care ahora pueden interactuar con los registros médicos de un paciente a través de un software respaldado por inteligencia artificial llamado ChatEHR.

La tecnología, actualmente en fase piloto, permite realizar preguntas sobre el historial médico del paciente, resumir automáticamente las historias clínicas y realizar otras tareas. ChatEHR utiliza información del historial médico individual para proporcionar sus respuestas.

“La IA puede optimizar la práctica de los médicos y otros profesionales de la salud, pero no es útil a menos que esté integrada en su flujo de trabajo y la información que utiliza el algoritmo se encuentre en un contexto médico”, afirmó Nigam Shah, doctor en Medicina y Ciencias de la Computación, director de ciencia de datos de Stanford Health Care, quien dirigió el equipo en el desarrollo de la tecnología. “ChatEHR es seguro; extrae datos médicos relevantes directamente de la información; y está integrado en el sistema de historiales médicos electrónicos, lo que facilita y hace más preciso su uso clínico”.

El software ha estado en desarrollo desde 2023, cuando un equipo de investigadores de Stanford Medicine dirigido por Shah; Anurang Revri, vicepresidente y arquitecto empresarial jefe de Tecnología y Servicios Digitales de Stanford Health Care; y otros reconocieron el potencial de los modelos de lenguaje grandes y se inspiraron para crear algo útil para los médicos.

“ChatEHR abre una nueva forma para que los profesionales clínicos interactúen con los historiales médicos electrónicos de forma más ágil y eficiente, ya sea solicitando un resumen de todo el historial o recuperando datos específicos relevantes para la atención del paciente”, afirmó el Dr. Michael Pfeffer, director de información y tecnología digital de Stanford Health Care y la Facultad de Medicina, quien colaboró ​​en el desarrollo e integración del software. “Este es un ejemplo único de integración de las capacidades del LLM directamente en la práctica y el flujo de trabajo de los profesionales clínicos. Nos entusiasma poder ofrecer esto al personal de Stanford Health Care”.

Búsqueda, resumen y recopilación de información más rápidos

Actualmente, el software sólo es accesible para un pequeño grupo de personas en el Hospital de Stanford (33 médicos, enfermeras, asistentes médicos y enfermeras profesionales) que supervisan su rendimiento, perfeccionan su precisión y mejoran su utilidad.

“Hacer que el historial médico electrónico sea más intuitivo significa que los médicos pueden dedicar menos tiempo a explorarlo hasta el último rincón en busca de la información que necesitan”, afirmó la Dra. Sneha Jain, profesora clínica adjunta de medicina y una de las primeras usuarias de esta tecnología. “ChatEHR puede ayudarles a obtener esa información con antelación para que puedan dedicarse a lo importante: hablar con los pacientes y comprender qué está sucediendo”.

Cuando los médicos acceden a la herramienta, reciben la siguiente información: «¡Hola! Soy ChatEHR. Estoy aquí para ayudarte a chatear de forma segura con el historial médico del paciente».

En ese momento, pueden escribir una serie de preguntas sobre el paciente: ¿Tiene alguna alergia? ¿Qué resultados arroja su última prueba de colesterol? ¿Se ha hecho una colonoscopia? ¿Los resultados fueron normales?

ChatEHR no está diseñado para brindar asesoramiento médico, afirmó Shah. El software es una herramienta de recopilación de información que puede agilizar el proceso e, idealmente, ahorrar tiempo. Todas las decisiones quedan en manos de los expertos en atención médica.

“Hacer que el historial médico electrónico sea más fácil de usar significa que los médicos pueden pasar menos tiempo buscando en cada rincón la información que necesitan”. Dra. Sneha Jain, Profesor Asistente Clínico de Medicina.

Más allá de una simple búsqueda, ChatEHR puede agilizar muchas de las tareas que consumen mucho tiempo y que forman parte de la carga de trabajo diaria de un médico. El Dr. Jonathan Chen , doctor en medicina y profesor adjunto de medicina y ciencias de datos biomédicos, señaló que cuando un paciente acude a urgencias, el médico que lo ingresa debe determinar rápidamente cómo ayudarlo.

“No solo importa el dolor de pecho que sienten en ese momento, sino toda su historia, lo que los llevó a ese momento. Todos sus antecedentes son relevantes. «¿Qué medicamentos tomaban, qué efectos secundarios tuvieron, qué cirugías se realizaron y cómo les afectaron?”, dijo. “Es muchísimo trabajo buscar toda esa información en un caso tan urgente, así que agilizar ese proceso sería de gran ayuda”.

Añadió que ChatEHR podría ser útil en algunos casos de traslado. Los pacientes que son transferidos al Hospital Stanford para recibir atención más avanzada suelen llegar con una gran cantidad de información, a veces de cientos de páginas. «Todo ese historial médico es crucial, pero entrar sin más y revisarlo a fondo supone una gran carga», dijo Chen. «Que ChatEHR lo resumiera en un resumen relevante facilitaría el proceso». Y, añadió, ChatEHR no solo proporciona resúmenes de alto nivel, sino que el médico también puede hacer preguntas de seguimiento más exhaustivas para comprender mejor el historial del paciente.

El equipo también está desarrollando lo que llaman «automatizaciones», o tareas de evaluación basadas en el historial y el expediente del paciente. Por ejemplo, el equipo ha creado una automatización que puede determinar si es apropiado transferir a un paciente a la unidad de cuidados paliativos del Hospital Sequoia, afiliado a Stanford Medicine, que ofrece más habitaciones. «Esta evaluación automatizada nos ahorra la carga administrativa de revisar la información del paciente y nos ayuda a determinar rápidamente si un paciente puede ser transferido, lo que facilita el acceso a la atención médica aquí en el Hospital Stanford», dijo Shah. Él y otros están trabajando en otras automatizaciones que, por ejemplo, determinarían la elegibilidad para cuidados paliativos o recomendarían atención adicional después de una cirugía.

Continuando con el lanzamiento

Shah y su equipo continuarán evaluando los casos de uso de ChatEHR con MedHELM , un marco de código abierto, flexible y rentable para la evaluación de maestrías en medicina en el mundo real. También se están desarrollando otras funciones que garantizan la precisión, como las citas que muestran a los médicos de dónde proviene la información dentro del historial médico.

A medida que la tecnología evoluciona, el objetivo es abrir ChatEHR a todos los profesionales clínicos que consultan las «Estamos implementando esto de acuerdo con nuestras directrices de IA responsable, no solo garantizando la precisión y el rendimiento, sino también asegurándonos de contar con los recursos educativos y el soporte técnico necesarios para que ChatEHR sea utilizable y útil para nuestro personal», afirmó Shah.

Hay más de 100,000 personas en listas de espera para trasplantes de órganos en Estados Unidos. Algunas esperarán años para recibir uno, y otras podrían no sobrevivir. Incluso con una buena compatibilidad, existe la posibilidad de que el cuerpo de una persona rechace el órgano. Para acortar los periodos de espera y reducir la posibilidad de rechazo, investigadores en medicina regenerativa están desarrollando métodos para utilizar las propias células del paciente para fabricar corazones, riñones, hígados y otros órganos personalizados según demanda.

Garantizar que el oxígeno y los nutrientes lleguen a cada parte de un órgano recién desarrollado es un desafío constante. Investigadores de Stanford han creado nuevas herramientas para diseñar e imprimir en 3D los complejos árboles vasculares necesarios para transportar la sangre por todo un órgano. Su plataforma, publicada el 12 de junio en Science , genera diseños que se asemejan a lo que vemos realmente en el cuerpo humano mucho más rápido que los intentos anteriores y es capaz de traducir esos diseños en instrucciones para una impresora 3D.

“La capacidad de ampliar la escala de los tejidos bioimpresos está actualmente limitada por la capacidad de generar la vasculatura necesaria; no se puede ampliar la escala de estos tejidos sin proporcionar un suministro de sangre”, afirmó  Alison Marsden , profesora de Enfermedades Cardiovasculares Douglas M. y Nola Leishman, profesora de Pediatría y Bioingeniería en las Facultades de  Ingeniería y  Medicina de Stanford y coautora principal del artículo. “Logramos que el algoritmo para generar la vasculatura se ejecute unas 200 veces más rápido que los métodos anteriores, y podemos generarla para formas complejas, como órganos”.

Vasculatura a escala de órganos

Cuando la sangre se bombea a un órgano del cuerpo, esta circula desde una arteria grande hacia vasos sanguíneos cada vez más pequeños y ramificados, donde puede intercambiar gases y nutrientes con los tejidos circundantes. En la mayoría de los tejidos, las células necesitan estar a una distancia mínima de un vaso sanguíneo para sobrevivir, pero en tejidos metabólicamente exigentes, como el corazón, la distancia es aún menor: puede haber más de 2500 capilares en un cubo de un milímetro. Todos estos diminutos vasos sanguíneos finalmente se reunen antes de salir del órgano.

Estas redes vasculares no están estandarizadas; los órganos tienen muchas formas y existe una gran variedad incluso entre dos corazones de tamaño similar. Hasta ahora, generar un modelo de red vascular realista que se ajuste a un órgano único y complejo ha sido difícil y ha requerido muchísimo tiempo. Muchos investigadores han recurrido, en cambio, a redes estandarizadas, que funcionan bien en pequeños modelos de tejido diseñados, pero no se escalan adecuadamente.

Marsden y sus colegas desarrollaron un algoritmo para crear árboles vasculares que imitan fielmente la arquitectura de los vasos sanguíneos de los órganos nativos y han puesto el software a disposición de cualquier persona a través de su  proyecto de código abierto SimVascular . Incorporaron simulaciones de dinámica de fluidos para garantizar que la vasculatura distribuyera la sangre de forma uniforme y acortar con éxito el tiempo necesario para generar la red, evitando colisiones entre vasos sanguíneos y creando un circuito cerrado con una única entrada y salida.

“Se necesitaron aproximadamente cinco horas para generar un modelo computacional de un árbol para vascularizar un corazón humano. Logramos una densidad donde cualquier célula del modelo habría estado a unas 100 a 150 micras del vaso sanguíneo más cercano, lo cual es bastante bueno”, dijo Zachary Sexton, investigador postdoctoral en el laboratorio de Marsden y coautor principal del artículo. El diseño contenía un millón de vasos sanguíneos. “Esa tarea no se había realizado antes, y probablemente habría llevado meses con algoritmos anteriores”.

Aunque las impresoras 3D aún no están a la altura de imprimir una red tan densa y a escala tan fina, los investigadores lograron diseñar e imprimir un modelo vascular con 500 ramificaciones. También probaron una versión más sencilla para garantizar que mantuviera vivas las células. Utilizando una bioimpresora 3D (que imprime con células vivas en lugar de resina o metal), los investigadores crearon un anillo grueso cargado de células renales embrionarias humanas y construyeron una red de 25 vasos que lo atraviesan. Bombearon un líquido cargado de oxígeno y nutrientes a través de la red y lograron mantener vivas un gran número de células en las proximidades de la red vascular.

“Demostramos que estos vasos pueden diseñarse, imprimirse y mantener vivas las células”, afirmó  Mark Skylar-Scott , profesor adjunto de bioingeniería y coautor principal del artículo. “Sabemos que aún queda trabajo por hacer para acelerar la impresión, pero ahora contamos con este proceso para generar diferentes árboles vasculares de forma muy eficiente y crear un conjunto de instrucciones para imprimirlos”.

Un corazón bioimpreso

Los investigadores se apresuran a señalar que estas redes vasculares aún no son vasos sanguíneos funcionales: son canales impresos a través de una matriz 3D, pero no tienen células musculares, células endoteliales, fibroblastos ni nada más que necesitarían para funcionar por sí solos.

“Este es el primer paso hacia la generación de redes vasculares realmente complejas”, afirmó Dominic Rütsche, investigador postdoctoral en el laboratorio de Skylar-Scott y coautor principal del artículo. “Podemos imprimirlas con complejidades nunca antes vistas, pero aún no son vasos completamente fisiológicos. Estamos trabajando en ello”.

Convertir estos diseños en vasos sanguíneos funcionales es solo uno de los muchos aspectos de la bioimpresión de un corazón humano funcional en el que trabajan Skylar-Scott y sus colegas. También exploran cómo estimular el crecimiento autónomo de los vasos sanguíneos más diminutos (aquellos que son demasiado pequeños o están demasiado próximos para imprimirse), mejorando así la capacidad de las bioimpresoras 3D para hacerlas más rápidas y precisas, y cultivando la enorme cantidad de células necesarias para imprimir un corazón completo.

“Este es un paso crucial en el proceso”, afirmó Skylar-Scott. “Hemos generado con éxito suficientes células cardíacas a partir de células madre humanas para imprimir el corazón humano completo, y ahora podemos diseñar un sistema vascular complejo y eficaz para mantenerlas alimentadas y vivas. Ahora estamos integrando activamente ambas: células y vasculatura, a escala orgánica”.

Es realmente el santo grial de la medicina curativa.

El bioingeniero de Stanford Mark Skylar-Scott se encuentra en una búsqueda de “ciencia ficción” para imprimir en 3D corazones humanos y otros órganos a pedido, utilizando células del propio cuerpo del paciente.

En la serie «La Investigación Importa», visitamos laboratorios en todo el campus para escuchar directamente de los científicos de Stanford sobre sus proyectos, cómo podrían impulsar la salud y el bienestar humanos, y por qué las universidades son actores clave en el ecosistema de innovación del país. A continuación, se presentan las propias palabras de los investigadores, editadas y condensadas para mayor claridad.

La insuficiencia orgánica crónica es una de las principales causas de muerte: alrededor de 500.000 personas son diagnosticadas con insuficiencia cardíaca cada año en EE. UU. Sin embargo, solo se realizan unos pocos miles de trasplantes de corazón al año. La mayoría de las personas simplemente no son buenas candidatas debido a su edad o condición médica, y a la escasez de donantes de órganos.

En Stanford, he dedicado los últimos cinco años a perseguir un sueño de ciencia ficción: ¿Qué pasaría si pudiéramos imprimir en 3D nuevos corazones y otros órganos a demanda, utilizando células del propio cuerpo del paciente? ¿Cómo tomamos unas pocas células en una placa de Petri y las convertimos en un kilogramo de tejido que se puede observar latir con los propios ojos?

Los bioingenieros de Stanford buscan construir un corazón, una capa a la vez

Utilizando técnicas avanzadas de impresión 3D, Mark Skylar-Scott y su equipo quieren transformar una pasta hecha de células vivas en corazones y otros órganos.

Existen muchos desafíos complejos asociados con la ampliación de escala en biología. ¿Cómo producir miles de millones de células de forma asequible, fiable y reproducible? ¿Cómo imprimirlas rápidamente, madurarlas y permitir que prosperen? Tenemos que vascularizar y nutrir las células, implantar vasos sanguíneos en los tejidos para proporcionarles el oxígeno y los nutrientes que necesitan para sobrevivir.

En tres años y medio, mi laboratorio planea tener un órgano humano impreso en 3D dentro de un modelo porcino. Esperamos que este estudio con animales grandes sirva de trampolín para establecer los hitos necesarios para un primer ensayo en humanos. Eso probablemente ocurrirá en más de una década. Hay mucho trabajo por hacer, pero estamos dando pasos importantes.

El resultado ideal es obtener un corazón bioimpreso en un ser humano. Con los xenotrasplantes de cerdos, se requiere una dosis muy alta de inmunosupresores, e incluso así, suele ser rechazado al cabo de uno o dos meses. Nuestro objetivo sería crear un corazón propio, hecho con células propias, a demanda, sin necesidad de inmunosupresión. Realmente es el santo grial de lo que creo que debería ser la medicina curativa: ¿Tienes un órgano defectuoso? Aquí tienes uno nuevo.

A veces presento este trabajo a inversores de riesgo y hablo con empresarios, y la respuesta que recibo es que somos demasiado ambiciosos. Y para mí, eso significa que estamos haciendo bien la academia.

A veces presento este trabajo a inversores de riesgo y hablo con empresarios, y la respuesta que recibo es que somos demasiado ambiciosos. Y para mí, eso significa que estamos haciendo bien la academia.

El sector privado financiará lo que esté dispuesto a hacer, lo cual ocurrirá dentro de cinco o diez años. Cuando realmente se intenta hacer algo diferente, formar una nueva fuerza laboral con nuevas habilidades, crear nuevos paradigmas, ese es el papel de la academia. Ese es nuestro trabajo. Y es un privilegio y un lugar de trabajo sumamente emocionante. Me encanta mi trabajo y estoy muy agradecido por la oportunidad de abordar un problema insalvable y convertirlo en algo más.

El pasado mes de agosto, KJ Muldoon nació con un trastorno genético potencialmente mortal. Apenas seis meses después, recibió un tratamiento Crispr diseñado específicamente para él.

Muldoon padece un trastorno poco común conocido como deficiencia de CPS1, que provoca la acumulación de una cantidad peligrosa de amoníaco en la sangre. Aproximadamente la mitad de los bebés que nacen con esta enfermedad morirán a temprana edad. Las opciones de tratamiento actuales —una dieta muy restrictiva y un trasplante de hígado— no son ideales. Sin embargo, un equipo del Hospital Infantil de Filadelfia y Penn Medicine logró superar el plazo habitual de desarrollo de fármacos, que suele durar años, y utilizó CRISPR para crear un medicamento personalizado para el queratocono en cuestión de meses.

«Teníamos un paciente que se enfrentaba a un resultado muy, muy devastador», dice Kiran Musunuru, profesor de investigación traslacional en la Universidad de Pensilvania y el Hospital de Niños de Filadelfia, quien formó parte del equipo que creó el tratamiento de KJ.

Cuando KJ nació, tenía los músculos rígidos, estaba aletargado y no comía. Tras tres dosis de su tratamiento personalizado, KJ ​​está empezando a alcanzar hitos de desarrollo que sus padres nunca imaginaron que alcanzaría. Ahora puede comer ciertos alimentos y sentarse erguido por sí solo. «Realmente ha avanzado muchísimo», dice su padre, Kyle Muldoon.

El caso se detalla hoy en un estudio publicado en The New England Journal of Medicine y se presentó en la reunión anual de la Sociedad Americana de Terapia Génica y Celular en Nueva Orleans. Podría servir de modelo para desarrollar tratamientos de edición genética personalizados para otros pacientes con enfermedades raras que tienen pocos o ningún tratamiento médico disponible.

Cuando el cuerpo digiere proteínas, se produce amoníaco. Una enzima importante llamada CPS1 ayuda a eliminar este subproducto tóxico, pero las personas con deficiencia de CPS1 carecen de esta enzima. Un exceso de amoníaco en el organismo puede provocar daño orgánico, e incluso daño cerebral y la muerte.

Desde que nació, KJ ha estado tomando medicamentos especiales para reducir el amoníaco y una dieta baja en proteínas. Sin embargo, tras recibir el medicamento Crispr a medida, KJ pudo reducir la dosis y empezar a consumir más proteínas sin sufrir efectos secundarios graves. Sigue hospitalizado, pero sus médicos esperan poder darle de alta en el próximo mes aproximadamente.

Tanto los padres de KJ como su equipo médico no llegan a considerar la terapia Crispr una cura, pero afirman que es prometedor ver su mejoría. «Aún es muy pronto, así que tendremos que seguir observando de cerca a KJ para comprender plenamente los efectos de esta terapia», afirma Rebecca Ahrens-Nicklas, directora del Programa Frontier de Terapia Génica para Trastornos Metabólicos Hereditarios del Hospital Infantil de Filadelfia y profesora adjunta de pediatría en Penn Medicine, quien dirigió el proyecto junto con Musunuru. Ahrens-Nicklas afirma que el tratamiento con Crispr probablemente transformó la deficiencia grave de KJ en una forma más leve de la enfermedad, pero que aún podría necesitar medicación en el futuro.

Ahrens-Nicklas y Musunuru se unieron en 2023 para explorar la viabilidad de crear terapias de edición genética personalizadas para cada paciente. Decidieron centrarse en los trastornos del ciclo de la urea, un grupo de afecciones metabólicas genéticas que afectan la capacidad del cuerpo para procesar el amoníaco, incluyendo la deficiencia de CPS1. A menudo, los pacientes requieren un trasplante de hígado. Si bien el procedimiento es posible en bebés, es médicamente complejo. Ahrens-Nicklas y Musunuru vieron la oportunidad de encontrar otra vía.

Cuando nació KJ, los investigadores utilizaron la secuenciación genómica para determinar la mutación genética específica que causaba su enfermedad. Resultó que KJ había heredado dos mutaciones diferentes en el gen CPS1, una de cada progenitor. El equipo decidió centrarse en la mutación que se había reportado previamente en un paciente no emparentado con deficiencia grave de CPS1; la otra no se había observado antes.

El equipo de KJ recurrió a Crispr, la tecnología ganadora del Premio Nobel que permite editar el ADN con precisión. Hasta el momento, solo un medicamento basado en Crispr está disponible comercialmente. Aprobado a finales de 2023, trata la anemia de células falciformes y la betatalasemia. Se están desarrollando otras terapias basadas en Crispr para enfermedades más comunes que afectan a decenas o cientos de miles de pacientes.

El atractivo de Crispr reside en su potencial para abordar directamente la causa genética subyacente de una enfermedad, en lugar de simplemente tratar los síntomas, como lo hace la gran mayoría de la medicina actual. La terapia Crispr aprobada, Casgevy, se administra como tratamiento único. Sin embargo, el equipo dirigido por Filadelfia diseñó específicamente la terapia de KJ para que fuera redosificable por motivos de seguridad, comenzando con una dosis baja para garantizar la ausencia de efectos adversos. Terry Horgan, un joven de 27 años con distrofia muscular de Duchenne, falleció en 2022 poco después de recibir el primer tratamiento Crispr personalizado conocido. Su muerte probablemente se debió a una reacción al virus utilizado para administrar las moléculas Crispr.

Para el tratamiento de KJ, los investigadores utilizaron una versión de Crispr llamada edición de bases, que puede cambiar una «letra» de una secuencia de ADN por otra. Empacaron los componentes de edición de bases en pequeñas burbujas llamadas nanopartículas lipídicas, que luego se administraron mediante una infusión intravenosa.

Sin embargo, antes de poder administrárselo a KJ, se evaluó su seguridad en ratones y monos. Dado que el fármaco no estaba aprobado, el equipo necesitaba la autorización de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para usar el tratamiento experimental en un paciente individual. Los investigadores solicitaron la autorización a la FDA el 14 de febrero y recibieron la aprobación el 21 de febrero. Le administraron a KJ su primera dosis el 25 de febrero.

«Las respuestas clínicas descritas son impresionantes», afirma Timothy Yu, neurólogo del Hospital Infantil de Boston que no participó en el desarrollo del tratamiento de KJ. Yu añade que el enfoque del equipo de Filadelfia fue un proceso integral, muy meticuloso y exhaustivo.

El laboratorio de Yu ha estado trabajando en medicamentos genéticos personalizados basados ​​en oligonucleótidos antisentido o ASO, moléculas cortas que bloquean la producción de proteínas. Yu desarrolló un ASO personalizado en 10 meses para una niña con enfermedad de Batten , un trastorno neurodegenerativo raro y mortal. El tratamiento se denominó Milasen, en honor a la paciente, Mila. Fue el primer medicamento diseñado específicamente para tratar la mutación genética de una sola paciente. El tratamiento mejoró temporalmente la condición y la calidad de vida de Mila, pero finalmente falleció en febrero de 2021 a los 10 años.

“La gran ventaja de la edición de bases con Crispr reside en su amplia aplicabilidad a muchos tipos de mutaciones genéticas. “Su principal ventaja es que estamos en las primeras etapas de demostrar la administración eficiente y segura de Crispr a muchos órganos diferentes”, afirma Yu. Los ASO, por su parte, están bien aprobados para su uso en el cerebro, la médula espinal y el ojo, que son más difíciles de abordar con Crispr.

Crispr podría abordar diversas enfermedades genéticas y tipos de cáncer, pero su localización en el lugar adecuado del organismo sigue siendo un desafío. El medicamento Crispr aprobado, Casgevy, implica extraer células del paciente y editarlas fuera del cuerpo, un proceso arduo y costoso. Un fármaco administrado directamente al cuerpo sería mucho más práctico. El hígado es un primer objetivo fácil, ya que las nanopartículas lipídicas gravitan allí de forma natural, pero solo algunas enfermedades pueden tratarse de esta manera.

Dado que los trastornos del ciclo de la urea se originan principalmente en el hígado, podrían ser un objetivo principal para los medicamentos Crispr personalizados. «Acabamos de desarrollar una nueva estrategia», afirma Fyodor Urnov, director científico del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de California en Berkeley, quien colaboró ​​en el artículo.

Urnov afirma que el caso de KJ demuestra que se pueden crear tratamientos genéticos a medida con rapidez y éxito para tratar a pacientes graves. «Esto podría haber fracasado de muchas maneras», afirma. «Nada estaba garantizado». Cada día le preocupaba que KJ falleciera antes de que pudieran terminar la terapia.

El equipo no especificó el costo exacto de producción de la terapia, pero Musunuru afirma que fue comparable al costo de un trasplante de hígado, alrededor de $800,000. Las empresas involucradas en la fabricación —Aldevron, Danaher e Integrated DNA Technologies— hicieron contribuciones en especie.

La empresa de biotecnología israelí Itay & Beyond desarrolló su tecnología de cerebro en chip en la búsqueda de una plataforma que pueda probar mejores medicamentos para afecciones como el autismo severo y la epilepsia.

El empresario e inversor israelí Shmulik Bezalel fundó Itay & Beyond inspirado por su hijo Itay, quien padece un tipo de autismo de bajo funcionamiento. Las opciones terapéuticas, aún limitadas y decepcionantes, para afecciones como la de Itay lo llevaron a fundar la empresa en 2021, junto con el empresario Boaz Goldman y el neurocientífico Nisim Perets.

Su objetivo es desarrollar una plataforma de descubrimiento y prueba de fármacos no sólo para el autismo, sino también para trastornos neurológicos y psiquiátricos como la epilepsia, el Parkinson, el Alzheimer y la esquizofrenia.

Es fundamental comprender que, en el caso de las formas graves de autismo, no se trata de una barrera conductual o socioemocional, sino de un problema cognitivo y una disfunción neurológica. Por eso, estos pacientes a veces pasan mucho tiempo en terapias conductuales y, sin embargo, presentan una mejora muy limitada, declaró Perets a la revista electrónica MedicalExpo.

Itay & Beyond pretende lograr sus objetivos mediante la creación de un sistema basado en tecnología de cerebro en chip que pueda predecir la eficacia de fármacos específicos en el funcionamiento de los aspectos cognitivos y conductuales del cerebro. La investigación en curso se lleva a cabo en el Centro Médico Hadassah de Jerusalén, y se espera que el primer artículo científico revisado por pares, en colaboración con el centro médico, se publique en uno o dos meses.

Organoides cerebrales y medición de señales electrónicas

Perets y su equipo extraen una sola célula de la muestra de orina de un paciente, la reprograman para convertirla en una célula madre y, a partir de ella, desarrollan organoides cerebrales en una placa de Petri. Los organoides cerebrales son tejidos que se asemejan a partes del cerebro humano y pueden construirse en diversos tamaños. También es posible combinar diferentes tipos de tejidos cerebrales que representan distintas áreas cerebrales, por ejemplo.

El siguiente paso es transferir estos organoides a un chip electrónico conectado a una computadora. El tejido se asienta sobre una matriz multielectrodo (ver imagen a continuación), y cada electrodo registra y puede proporcionar estímulos a los organoides cerebrales. En consecuencia, la tecnología de cerebro en chip permite a los científicos medir señales electrónicas de tejido cerebral vivo cultivado in vitro.

El concepto principal detrás de la investigación de Itay & Beyond es la idea de que el cerebro puede considerarse como una máquina computacional en lugar de un órgano como el corazón o el hígado, por ejemplo.

Dado todo lo que sabemos sobre el cerebro, podemos asumir que es una máquina codificadora de información. El procesamiento de información de los algoritmos que sustentan herramientas como ChatGPT imita, básica y literalmente, el cerebro humano, es decir, la forma funcional en que el cerebro codifica la información —explicó Perets—.

En esta investigación, medimos los patrones de actividad neuronal, la codificación y la capacidad de control de los organoides cerebrales sanos desde todos los ángulos posibles, para establecer que estas son las capacidades normales del cerebro humano. Luego, al comparar estas muestras con los organoides obtenidos de cerebros de pacientes con epilepsia, autismo u otras enfermedades, detectamos desviaciones y las definimos como el problema.

Itay & Beyond también emplea tecnología avanzada de inteligencia artificial y análisis de big data para medir estas desviaciones.

Consistencia en las muestras e investigaciones prometedoras.

Disponer de tejido cerebral cultivado en laboratorio para trabajar con él no es un proceso nada fácil.

Superamos numerosos desafíos técnicos para producir organoides cerebrales estables, además del desafío conceptual de trabajar con algo a la vanguardia de la ciencia actual, lo que requiere aportar aún más evidencia de lo habitual. Al cultivar diez muestras de tejido cerebral de la misma persona, necesitamos asegurarnos de que todas tengan el mismo aspecto y se comporten prácticamente igual, con mínimas diferencias entre sí —explica Perets—.

El mejor protocolo para crear estos organoides es un trabajo en progreso y aún se puede perfeccionar a medida que la compañía realiza las pruebas de drogas.

Sin embargo, como empresa, también debemos considerar la rentabilidad. No queremos que la plataforma sea la más compleja de la historia si eso hace que la predicción sea solo un poco mejor. Queremos que sea lo más simple posible, siempre que la predicción sea lo suficientemente buena. Se trata de encontrar el equilibrio, dijo.

Perets cree que la investigación de Itay & Beyond es muy sólida y prometedora en estos momentos y tiene un gran potencial para encontrar mejores tratamientos también para trastornos psiquiátricos como la depresión resistente a los medicamentos y el trastorno bipolar, por ejemplo.

«Está en desarrollo y no está muy lejos. «Empezamos con el autismo de bajo funcionamiento, añadimos la epilepsia y en el futuro abordaremos otras afecciones», dice Perets.

En el futuro, la empresa también puede ayudar a las grandes compañías farmacéuticas a predecir mejor los resultados clínicos en sus investigaciones y, de ese modo, ahorrar dinero y tiempo, consiguiendo que medicamentos mejores y más adecuados lleguen más rápidamente a la fase clínica de los ensayos. 

Y aunque no lo estamos haciendo ahora mismo, también tenemos la posibilidad de colaborar con los propios médicos clínicos, es decir, con los médicos que tratan a estos pacientes con estas afecciones. Esta tecnología es muy versátil. Incluso puede utilizarse para el diagnóstico temprano. Al fin y al cabo, una vez que detectamos que la actividad neuronal de un organoide cerebral está alterada, no importa si las células provienen de un bebé o de un niño adulto. «Es predecible», explicó.