LOS CHIPS SE CUELAN EN NUESTRO CUERPO "La medicina del futuro"





La medicina del futuro trabaja en un gorro con electrodos para curar la epilepsia, en una cápsula ingerible para tratar enfermedades del aparato digestivo, en sensores en la piel que nos avisen de enfermedades… Les presentamos a los sensores biomiméticos



Hace ahora justo 60 años, entre los meses de febrero y abril de 1960, se realizaron las pruebas definitivas y se implantaron con éxito los primeros marcapasos. Cada año, medio millón de pacientes con dolencias cardíacas pasan por quirófano para recibir uno de estos dispositivos, capaces de alargar la vida de los corazones más cansados transmitiendo impulsos eléctricos. Esa proeza de la técnica y de la medicina continuó después con los implantes cocleares, con los desfibriladores… Ahora, en los laboratorios se trabaja para que los chips tomen literalmente nuestro cuerpo. Ya se están desarrollando los llamados sensores biomiméticos, que se aplicarán sobre el cerebro, otros sobre la piel, también los habrá ingeribles… Ninguno de ellos será invasivo y todos ellos convivirán con nosotros en nuestro día a día, monitorizando nuestro estado de salud, alertándonos de cualquier problema...

“En los últimos años ha cambiado muchísimo la forma en que captamos datos de nuestra vida diaria, a través del móvil y de los wearables. Es información también valiosa desde el punto de vista de la salud y que tiene su impacto médico”, explica Erika Pastrana, directora editorial de las revistas científicas Nature. “Un paciente suele ir al médico de forma puntual, se realiza una prueba y a partir de su estado en ese momento exacto se elabora un diagnóstico y se decide cómo actuar. En la medicina del futuro esperamos que las personas saludables puedan recabar esos datos de forma continuada y diseñar su tratamiento de una forma mucho más inteligente. La captación de datos llega a un nuevo nivel”, añade. Esta tecnología capaz de mimetizarse con nuestro cuerpo nos avisará también de cuándo se ha producido un sangrado interno, incluso de si vamos a desarrollar una enfermedad neurodegenerativa… Pastrana coordinó días atrás en la Fundación Ramón Areces un ciclo de conferencias sobre estas tecnologías, organizado por esta institución y por Springer-Nature. En ella participaron los líderes de cuatro equipos de investigación que están abanderando estos desarrollos, aún incipientes, pero muy prometedores en las llamadas ‘interfaces biomiméticas’.

Así, el equipo de Rabia Yazicigil, del departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Boston, trabaja en una cápsula ingerible que nos enviará al móvil toda la información que vaya captando a su paso por el aparato digestivo. Esta solución acabaría con pruebas más invasivas como las actuales endoscopias y colonoscopias. Incluso se convertirá en una especie de robot dentro de nuestro cuerpo al que podremos ordenar que sea expulsado o que se quede observando una zona concreta durante un tiempo… “Los wearables miden nuestro nivel de actividad, nuestro movimiento, nuestra respiración, nuestro ritmo cardíaco… Sin embargo, hay mucha más información que no podemos analizar con estos dispositivos. Queremos conocer biomarcadores sobre el funcionamiento de todo tipo de órganos desde dentro. Queremos poder monitorizar continuamente. Esta cápsula se podrá personalizar, por ejemplo, para tratar o anticiparse a un ataque de Crohn. Dentro de la cápsula, habrá un sensor y un componente electrónico que nos enviará la información”, explica Yazicigil. Añade, muy a su pesar, que el prototipo actual que integra todos esos elementos -el biológico con la diana y el componente electrónico- tiene un tamaño de dos por tres centímetros. Todos sus esfuerzos se ecntran en reducir sus medidas y en que pueda permanecer en el cuerpo durante meses y meses, aprovechando incluso nuestra propia energía. Ya han iniciado pruebas en cerdos y confían en que esa reducción del tamaño permita su aplicación en humanos.



“Nos enfrentamos a varios desafíos importantes al hablar de sensores biomiméticos”, cuenta George Malliaras, profesor la división de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Cambridge, que trabaja con sensores para el cerebro. “Tenemos tres barreras principales. Por un lado, existe un reto en cuanto a los materiales porque la biología está compuesta de tejidos blandos y la electrónica, de componentes duros y rígidos. Por otro lado, la comunicación en biología es muy compleja, mientras que en electrónica se basa en respuestas automáticas y eléctricas, así que también hablan lenguajes diferentes. En tercer lugar, nos enfrentamos al problema del crecimiento, porque el cuerpo sigue su evolución, pero el dispositivo se quedará como cuando salió de la fábrica. Así que buscamos sensores que sean tan blandos como los tejidos, que aprendan el idioma de la biología y que cambien de forma para adaptarse a esa evolución biológica”. Y pone como ejemplo su campo de trabajo, el cerebro, que se asemeja a una especie de gelatina, nada que ver con los materiales de los procesadores…

No obstante, el profesor Malliaras ya ha conseguido un sensor biomimético para el cerebro capaz de captar señales débiles de las neuronas y que no requiere de implantación intracerebral. Es tan fino como un pelo humano, tan flexible como un pétalo de una orquídea. Además, ha logrado también que, en caso de tener que ser introducido por un pequeño orificio en el cerebro, este sensor se despliegue ocupando una superficie mayor. “Estamos desarrollando, por ejemplo, un sistema que puede enrollarse hasta convertirse en una aguja muy delgada que se introduce en la médula espinal con un procedimiento muy sencillo y que una vez dentro puede expansirse y cubrir toda la médula. Esto serviría para estimular esa zona en pacientes con dolor neuropático. Sin embargo, como utilizamos unas películas muy delgadas, éstas no son visibles luego por el especialista a través del fluoroscopio. Así que tuvimos que incluir más materiales para que fuera visible. Este es solo un ejemplo de los muchos problemas que tenemos todos los días”, relata este investigador de la Universidad de Cambridge, que quiere con sus sensores paliar enfermedades tan variadas como el Alzheimer o el Parkinson. Añade que aún queda mucho camino para descifrar el funcionamiento del cerebro, con esas ingentes redes neuronales... “Sabemos que los campos eléctricos tienen efectos fisiológicos y que podemos intervenir con campos eléctricos en la enfermedad, pero no entendemos aún cómo funcionan exactamente esos mecanismos”, añade.



Enviar impulsos eléctricos al cerebro y observar sus efectos es un campo apasionante y para nada nuevo. Científicos de la Universidad de Harvard han realizado experimentos con los que incluso llegarían a modificar el pensamiento a partir de impulsos eléctricos. Con fines terapéuticos, ya los egipcios, 4.000 años atrás, utilizaban los peces eléctricos para aplicarlos sobre la cabeza y así aliviar dolores. Quizá en ese antecedente histórico encuentra su fundamento el desarrollo de Ana Maiques, socia fundadora y directora ejecutiva de Neuroelectrics, con sede en Barcelona y Boston. En su caso, se trata de un gorro flexible con 32 electrodos que es capaz de transmitir en tiempo real la actividad del cerebro -como un encefalogama- y de emitir corriente eléctrica de distintos tipos y en distintas frecuencias e intensidades para reducir las crisis por ejemplo en pacientes con epilepsia. “Lo llamamos estimulación transcraneal y permitirá tratamientos personalizados. El 1% de la población padece epilepsia y el 30% de los pacientes no responde a la medicación. En Estados Unidos, ya estamos realizando un estudio de la FDA -la agencia del Gobierno que regula la aprobación de medicamentos- para demostrar que en niños con epilepsia que no responden a la medicación -y cuya única alternativa sería implantar un dispositivo intracraneal o intervenir la zona afectada- pueden bajar las crisis un 50% después de 10 días de estimulación 20 minutos al día”, nos explica. Para recibir su aprobación de la FDA, lo que allanaría el camino hacia la aprobación en la UE y Asia, ahora tienen que repetir el ensayo con 140 pacientes en seis hospitales americanos. “Nos convertiríamos en una nueva terapia para pacientes con epilepsia focal (localizada), refractaria y neocortical”, apunta. Maiques confía en poder extender su dispositivo a otras dolencias. No en vano, reciben fondos, entre otras instituciones, de la Michael J. Fox Foundation, para investigar en Parkinson. Y recuerda Maiques cómo la situación cambia de una enfermedad a otra: “Mientras que con la epilepsia observamos zonas del cerebro super excitadas, en Alzheimer esa actividad decrece”.



Neuroelectrics ha facturado ya 5 millones de euros por la venta de estos dispositivos para laboratorios en los que están investigando con ellos. Para el público, piensa más en un modelo de alquiler o pago por uso, pues los tratamientos también requerirían de monitorización por parte de especialistas.

Estos sensores biomiméticos también pueden hacer de las suyas y ayudarnos en el control de nuestra salud desde la propia piel. En este caso, lo conseguirían aliándose con las bacterias que llevamos con nosotros y que llevan aprendiendo de nuestra composición miles de años. “Estas bacterias son máquinas moleculares fascinantes que realizan muchísimas funciones relacionadas con nuestro sistema inmunitario, por ejemplo, que han aprendido a escucharnos”. Así las describe Marc Güell, del departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu Fabra. Reconoce que están en una etapa muy incipiente, “en el año dos”, pero que llevan un largo camino recorrido en el uso de la ingeniería del genoma con técnicas de manipulación CRISPR. “A estas bacterias les añadimos circuitos genéticos que realizan funcionalidades complejas, bien con un fin terapéutico o para hacer de sensores. Tomamos estas bacterias y las conectamos a indicadores que podamos ver con fluorescentes para recibir alertas cuando algo marcha mal”. Anuncia que empezarán pronto a realizar ensayos con animales y que su reto es “desarrollar una serie de sensores bacterianos que sean precisos en la detección de cambios sin alterar al huésped ni al ambiente de la piel”.



Todos estos investigadores en sensores biomiméticos trabajan para hacer avanzar la medicina y lograr esa terapia personalizada, no invasiva, continua y predictiva. Algo así como la cuadratura del círculo. Pero, como siempre, los debates éticos también están ahí. Por ejemplo, esa ingente captación de datos desde el interior de nuestros organismos plantea dudas sobre la privacidad, sobre dónde acabará esa información tan sensible. “Me preocupan los datos, pero, por otro lado, es un campo muy bien regulado que nos dice lo que podemos hacer y lo que no”, explica Ana Maiques. Y lanza otras cuantas preguntas: “Si pudiéramos detectar con estos dispositivos que un paciente va a padecer Parkinson con ocho años de antelación a que se experimenten los primeros síntomas externos, ¿cómo se lo decimos? ¿Cómo gestionamos esa información? Y si con todas estas tecnologías podemos convertirnos en superhombres, ¿podremos garantizar el acceso igualitario a ellas de toda la población? ¿Estarán al alcance de todos? ¿Quién las costeará?

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