Nanopartículas inyectables restauran la respuesta a la luz en retinas ciegas

Nanopartículas inyectables dan a las retinas ciegas una respuesta a la luz

Un equipo internacional de investigación ha desarrollado partículas microscópicas capaces de hacer que las retinas ciegas respondan a la luz. Las partículas se comportan como diminutos receptores de luz inyectables. Una vez administradas en el ojo, se asientan cerca de las células nerviosas de la retina y, cuando la luz incide sobre ellas, desencadenan procesos eléctricos y químicos que pueden activar esas neuronas y llevarlas a enviar señales hacia el cerebro.

Los hallazgos, publicados en Nature Biomedical Engineering, son preclínicos: las pruebas provienen de experimentos en ratones ciegos y de tejido retiniano extraído de cerdos. Aun así, marcan un nuevo capítulo en un esfuerzo de investigación que comenzó en la Universidad de Aarhus hace siete años con una pregunta ambiciosa: si se podría construir un material que sirviera como interfaz inalámbrica entre la luz y las células vivas.

Cómo las partículas convierten la luz en señales nerviosas

Para apreciar el enfoque, conviene empezar por la parte posterior del ojo. La retina es donde los fotorreceptores sensibles a la luz capturan normalmente la luz entrante e inician las señales que el cerebro utiliza para construir la visión. La estrategia de las nanopartículas no intenta reemplazar esas células. En cambio, proporciona a las células nerviosas que permanecen en la retina una nueva vía para recibir luz.

Tras la inyección, las partículas quedan en reposo cerca de las células nerviosas de la retina. Cuando la luz las alcanza, sigue una cadena de eventos eléctricos y químicos, y esos eventos son capaces de activar las neuronas. Debido a que las partículas se activan por la propia luz y se administran mediante inyección en lugar de estar conectadas a una fuente de energía externa, el equipo las describe como una interfaz inalámbrica entre la luz y las células vivas.

La liberación de calcio revela el mecanismo

Comprender cómo una partícula convierte la luz en actividad biológica requiere observar las células de cerca. En un conjunto de experimentos, células vivas captaron las nanopartículas; cuando las partículas se expusieron después a luz azul, las células liberaron calcio. El calcio desempeña un papel importante en la señalización celular, por lo que su liberación sirvió como una lectura medible del efecto de las partículas. El trabajo ayudó a los investigadores a comprender cómo las nanopartículas traducen la luz en una actividad a la que las células pueden responder, un paso clave para explicar por qué el enfoque puede impulsar a las neuronas. La profesora asociada Menglin Chen, del Departamento de Ingeniería Biológica y Química de la Universidad de Aarhus, estudia precisamente estas interacciones entre partículas fotosensibles y células vivas.

Qué mostraron los experimentos

Dos líneas de evidencia sustentan el estudio. En ratones ciegos, los investigadores pudieron detectar señales inducidas por la luz en la corteza visual, la región del cerebro que procesa la información visual. Los animales también mostraron respuestas conductuales a la luz, una señal de que la señal no solo estaba presente, sino que era significativa para el animal. Por separado, el equipo demostró que la tecnología puede activar células nerviosas en tejido retiniano de cerdos, lo que indica que el efecto no se limita a una sola especie.

• Se detectaron señales inducidas por la luz en la corteza visual de ratones ciegos.
• Los ratones ciegos mostraron respuestas conductuales a la luz.
• Las células nerviosas del tejido retiniano de cerdo fueron activadas por la tecnología.
• Las partículas actúan como receptores inyectables impulsados por la luz en lugar de implantes cableados.

Leídos en conjunto, los resultados trazan un camino desde la luz que entra en el ojo, hasta la activación de las neuronas retinianas, hasta una respuesta detectable en el cerebro.

Un proyecto de siete años construido sobre una pregunta simple

El estudio es el último capítulo de un programa que comenzó en la Universidad de Aarhus hace siete años. La idea fundacional era deliberadamente ambiciosa: ¿podrían los investigadores desarrollar una especie de "célula solar" microscópica que pudiera colocarse dentro del cuerpo y usar la luz para controlar la actividad celular? Esa formulación captura el truco esencial: un material que capta la luz y la convierte en una forma de energía que la biología puede utilizar.

Chen describe la motivación original como una pregunta fundamental sobre si era posible crear un material que pudiera actuar como una interfaz inalámbrica entre la luz y las células vivas. Los nuevos resultados, señala, muestran que las partículas son capaces de activar células nerviosas en retinas ciegas, lo que acerca al equipo a su objetivo a largo plazo de desarrollar un nuevo tipo de prótesis de retina.

Por qué importa un nuevo tipo de prótesis de retina

El objetivo a largo plazo es un enfoque protésico de la visión que dependa de partículas fotosensibles en lugar de un componente de hardware fijo. Debido a que las partículas se inyectan y se activan mediante la luz, el concepto apunta hacia una prótesis de retina que es inalámbrica por diseño. Para las retinas que han perdido sus células fotosensoras pero conservan las células nerviosas situadas después de ellas, el atractivo es directo: las partículas aportan la función de detección de luz que falta, y la propia circuitería de la retina transmite la señal hacia adelante.

Lo que queda por demostrar

Estos resultados conllevan importantes salvedades. El estudio es preclínico y su evidencia proviene de ratones ciegos y de tejido retiniano de cerdo, no de pacientes humanos. Si el enfoque puede eventualmente traducirse en visión utilizable en personas, y cuán estables, seguras y duraderas resultarían las partículas a largo plazo dentro de un ojo vivo, son preguntas que solo la investigación adicional y las pruebas clínicas pueden responder.

Lo que el trabajo actual sí establece es una prueba de principio: las partículas hicieron que las retinas ciegas respondieran a la luz, y esa respuesta viajó lo suficiente como para registrarse en el cerebro.

En resumen

Un esfuerzo de siete años para construir una interfaz microscópica entre la luz y las células ha producido nanopartículas inyectables que restauran una respuesta a la luz en retinas ciegas. En ratones, las señales resultantes llegaron a la corteza visual y modificaron el comportamiento; en tejido porcino, se activaron neuronas retinianas. Los investigadores posicionan el avance como un paso hacia una nueva clase de prótesis de retina, con la tecnología aún en etapa preclínica.

Este artículo se basa en la cobertura de Phys.org. Leer el artículo original.