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Un equipo de investigadores ha desarrollado un nuevo método de regulación genética que permite crear ondas cerebrales específicas para controlar la conversión de genes en proteínas, llamada expresión génica en términos técnicos, según detallan los propios científicos en un artículo que se publica en 'Nature Comunications'.
"Por primera vez, hemos sido capaces de aprovechar las ondas cerebrales humanas, transferirlas de forma inalámbrica a una red de genes y regular la expresión de un gen en función del tipo de pensamiento. Ser capaces de controlar la expresión génica a través del pensamiento es una posibilidad que hemos estado persiguiendo durante más de una década", afirma el profesor de Biotecnología y Bioingeniería del Departamento de Biosistemas en Basilea, Suiza, Martin Fussenegger, líder del trabajo.
Una fuente de inspiración para el nuevo sistema de regulación de genes controlados por el pensamiento fue el juego 'Mindflex', donde el jugador lleva un auricular especial con un sensor en la frente que registra las ondas cerebrales. El electroencefalograma registrado (EEG) se transfiere al entorno del juego y controla un ventilador que permite guiar una pequeña bola mediante el pensamiento a través de una carrera de obstáculos.
El nuevo sistema también hace uso de un auricular EEG y las ondas cerebrales grabadas se analizan y se transmiten de forma inalámbrica a través de bluetooth a un controlador, que a su vez conduce un generador de campo que provoca un campo electromagnético; creando un implante con una corriente de inducción.
A continuación, la luz va literalmente en el implante: una lámpara de LED integrada que emite luz en el rango del infrarrojo cercano se enciende y se ilumina una cámara de cultivo que contiene células modificadas genéticamente. Cuando la luz del infrarrojo cercano ilumina las células, comienza a producir la proteína deseada.
El implante se probó inicialmente en cultivos de células y ratones y fue controlado por los pensamientos de varios sujetos de prueba. Para las pruebas, los investigadores utilizaron SEAP, una proteína humana modelo fácil de detectar que se difunde desde la cámara de cultivo del implante en el torrente sanguíneo del ratón.
Para regular la cantidad de proteína liberada, los sujetos fueron clasificados según tres estados de la mente: bioretroalimentación, meditación y concentración. Los individuos de prueba que jugaron a 'Minecraft' en el ordenador, es decir, que se concentraron, indujeron valores medios de SEAP en el torrente sanguíneo de los ratones.
Cuando se relajaron por completo (meditación), los investigadores registraron valores muy altos de SEAP en los animales de prueba. En el caso de la bioretroalimentación, los participantes observaron la luz LED del implante en el cuerpo del ratón y fueron capaces de cambiar conscientemente la luz LED de encendido o apagado a través de retroalimentación visual, lo que a su vez se reflejó en cantidades variables de SEAP en el torrente sanguíneo de los ratones.
"El control de los genes de esta manera es completamente nuevo y único en su simplicidad", explica Fussenegger. "El módulo optogenético sensible a la luz que reacciona a la luz del infrarrojo cercano es un avance concreto. La luz brilla en una proteína sensible a la luz modificada dentro de las células con genes modificados y desencadena una cascada de señales artificial, lo que resulta en la producción de SEAP. Se utilizó luz del infrarrojo cercano porque generalmente no es perjudicial para las células humanas, puede penetrar profundamente en el tejido y permite rastrear visualmente el funcionamiento del implante", destaca el director del trabajo.
El sistema funciona de manera eficiente y efectiva en el cultivo celular humano y el sistema humano-ratón. Fussenegger espera que un implante pueda ayudar un día a combatir enfermedades neurológicas, como dolores de cabeza crónicos, el dolor y la epilepsia mediante la detección de las ondas cerebrales específicas en una etapa temprana y la activación y el control de la creación de determinados agentes en el implante exactamente en el momento adecuado.
