Los investigadores de la Universidad de Virginia son pioneros en el uso de ultrasonido focalizado 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 paraafecciones desde el Alzheimer hasta la epilepsia y los tumores cerebrales, e incluso ayudan a reparar el daño devastador causado por un derrame cerebral.
Richard J. Price, PhD, de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ingeniería de la UVA, está utilizando ondas de sonido enfocadas para superar la "barrera hematoencefálica" natural, que protege al cerebro de los patógenos dañinos. Su enfoque apunta a romper la barrera solamentedonde sea necesario, y solo cuando sea necesario, y luego brinde tratamientos de 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 ... Así que estoy tratando de sortear la biología con la física ".
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 observar 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, podemosen realidad, haga un plan de tratamiento y diga: Solo queremos abrir la barrera [sangre-cerebro] allí. El otro 95% del cerebro, ni siquiera lo tocamos ", dijo Price, director de investigación en el Centro de Ultrasonido Enfocado de UVA."Luego, cuando aplicamos el ultrasonido focalizado, 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 tiene 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 se puede llegar a la neurona que está a 50 micrones de distancia", dijo. "Eso se convierte en una ingenieríaproblema de transporte "
Price descubrió que, además de administrar la terapia, el ultrasonido enfocado puede "preacondicionar" el tejido dirigido para mejorar la efectividad de la entrega del gen hasta cinco veces. El preacondicionamiento representa una "estrategia simple y efectiva" para aumentar los beneficios delas nanopartículas, él y sus colegas informan en un artículo científico.
Mejora de los resultados del accidente cerebrovascular
Para el accidente cerebrovascular, una afección que a menudo es debilitante cuando no es mortal, Price tiene como objetivo ayudar al cerebro a curarse a sí mismo. Lo haría mediante el uso de ultrasonido focalizado para colocar "moléculas orientadoras" dentro de las áreas dañadas para reclutar células madre neurales para hacer reparacionesPara esto, su equipo ha desarrollado una técnica innovadora llamada "transfección sonoselectiva" que evita abrir las barreras hematoencefálicas en cerebros que ya están comprometidos.
"Con un accidente cerebrovascular, hay un gran 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 entregar el tratamiento directamente alcélulas 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 focalizado para activar una respuesta inmune, también podría ser útil en los tratamientos contra el cáncer. "Nos encantaría poder poner algo en esas células [tumorales] que luego permitanpara que comiencen a reclutar células inmunes en el tumor ", dijo." Tenemos muchas pruebas de que podemos hacer algunas cosas interesantes con ultrasonido focalizado con respecto al panorama interno de esos tumores ".
Price, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la UVA, enfatiza que su trabajo aún es temprano, pero está entusiasmado 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 [con la investigación] hasta ahora. Pero, como ingeniero, me entusiasman todas estas herramientas que hemos creado", dijo. "Puede usar estas herramientas para todos estos diferentesaplicaciones. Creemos que hay muchas posibilidades realmente interesantes "
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Materiales proporcionado por Sistema de salud de la Universidad de Virginia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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