Ultrasonido enfocado que abre el cerebro a tratamientos previamente imposibles

Los investigadores de la Universidad de Virginia son pioneros en el uso de ultrasonido enfocado para desafiar la barrera protectora del cerebro para que, al fin, los médicos puedan administrar muchos tratamientos directamente en el cerebro para combatir las enfermedades neurológicas. El enfoque, esperan los investigadores, podría revolucionar el tratamiento para afecciones desde el Alzheimer hasta la epilepsia y los tumores cerebrales, e incluso ayudar a reparar el daño devastador causado por un derrame cerebral.

Richard J. Price, PhD, de la Facultad de Medicina y la Escuela de Ingeniería de la UVA, está utilizando ondas de sonido enfocadas para superar la “barrera hematoencefálica” natural, que protege al cerebro de los patógenos nocivos. Su enfoque tiene como objetivo romper la barrera solo donde sea necesario, y solo cuando sea necesario, y luego ofrecer tratamientos de una manera exquisitamente precisa.

“La barrera hematoencefálica es uno de los mayores desafíos, si no el mayor, para el suministro de medicamentos para el sistema nervioso central”, explicó Price. “La evolución nos dio esta barrera porque el sistema nervioso central necesita protección. El problema ahora es que queremos entregar algo a esas células y la evolución ha tenido millones y millones de años para optimizar una solución para detenerla … Entonces Estoy tratando de eludir la biología con la física “.

El gran potencial del ultrasonido enfocado

El ultrasonido enfocado enfoca las ondas de sonido dentro del cerebro de manera similar a como una lupa puede enfocar la luz, lo que permite a los médicos manipular el tejido sin cortar el cráneo. Mientras tanto, la resonancia magnética (MRI) les permite ver lo que sucede dentro del cerebro en tiempo real. Mientras Price, un ingeniero biomédico, está desarrollando sus técnicas en el laboratorio, los médicos ya están utilizando la tecnología para tratar afecciones como el temblor de Parkinson.

Price se maravilla de la especificidad del enfoque. “Con la resonancia magnética, podemos ver el objetivo, ya sea un tumor cerebral o tal vez es una parte del cerebro en el que queremos hacer terapia génica, y podemos seleccionarlo; en realidad podemos hacer un plan de tratamiento y decir: solo quiero abrir el [blood-brain] barrera allí. El otro 95% del cerebro, ni siquiera lo tocamos “, dijo Price, el director de investigación del Centro de Ultrasonido Enfocado de UVA.” Luego, cuando aplicamos el ultrasonido enfocado, abre la barrera allí durante unas horas. Nos permite transmitir la terapia génica y luego se cierra de forma natural “.

Entrega de terapia génica

La terapia génica introducida mediante ultrasonido focalizado esencialmente reprogramaría las células defectuosas.

Para los tumores cerebrales, Price está explorando el potencial del uso de ultrasonido focalizado para administrar terapia génica a través de “nanopartículas de penetración profunda”. Las nanopartículas, diseñadas por los colaboradores de Price en la Universidad Johns Hopkins, “están diseñadas específicamente para penetrar el tejido extremadamente bien”, dijo. El problema ha sido transportarlos a donde se necesitan, a menudo en el interior del cerebro, y Price dice que el ultrasonido enfocado es la respuesta.

Su solución es usar las ondas de sonido enfocadas para abrir espacios entre las células en el tejido. “No nos ayuda si no puedes llegar a la neurona que está a 50 micras de distancia”, dijo. “Entonces eso se convierte en un problema de transporte de ingeniería”.

Además de administrar la terapia, el ultrasonido focalizado puede “preacondicionar” el tejido dirigido para mejorar la eficacia de la administración del gen hasta cinco veces, según descubrió Price. El preacondicionamiento representa una “estrategia simple y efectiva” para aumentar los beneficios de las nanopartículas, informan él y sus colegas en un artículo científico.

Mejora de los resultados del accidente cerebrovascular

Para el accidente cerebrovascular, una condición que a menudo es debilitante cuando no es mortal, Price tiene como objetivo ayudar al cerebro a curarse a sí mismo. Haría esto mediante el uso de ultrasonido focalizado para colocar “moléculas orientadoras” dentro de las áreas dañadas para reclutar células madre neurales para hacer reparaciones. Para esto, su equipo ha desarrollado una técnica innovadora llamada “transfección sonoselectiva” que evita abrir las barreras hematoencefálicas en cerebros que ya están comprometidos.

“Con el derrame cerebral, hay mucho esfuerzo para tratar de salvar la mayor cantidad de tejido neural posible haciendo cosas como la terapia génica”, dijo. “En nuestro laboratorio, pensamos, bueno, tal vez podamos brindar tratamiento directamente a las células que lo necesitan, sin romper la barrera hematoencefálica. Y mis alumnos básicamente descubrieron cómo hacerlo”.

Esa noción de ayudar al cuerpo a curarse a sí mismo, de usar ultrasonido enfocado para activar una respuesta inmune, también podría ser útil en los tratamientos contra el cáncer. “Nos encantaría poder poner algo en esos [tumor] las células que luego les permitirán comenzar a reclutar células inmunes en el tumor “, dijo.” Tenemos muchas pruebas de que podemos hacer algunas cosas interesantes con ultrasonido enfocado con respecto al paisaje interno de esos tumores “.

Price, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UVA, enfatiza que su trabajo aún es temprano, pero está emocionado de crear nuevas técnicas que podrían cambiar la cantidad de enfermedades importantes que se tratan en un futuro no muy lejano.

“Hemos tenido buenos resultados [with the research] hasta aquí. Pero lo que yo, como ingeniero, me entusiasma son todas estas herramientas que hemos creado “, dijo.” Puede usar estas herramientas para todas estas aplicaciones diferentes. Creemos que hay muchas posibilidades realmente emocionantes “.

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