Ultrasonido enfocado que abre el cerebro a tratamientos que antes eran imposibles
Richard J. Price, PhD, de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Virginia, está utilizando ondas sonoras enfocadas para superar la ‘barrera hematoencefálica’ natural, que protege el cerebro de patógenos nocivos. Crédito: Dan Addison UVA Communications
Investigadores de la Universidad de Virginia son pioneros en el uso de ultrasonido enfocado para desafiar la barrera protectora del cerebro para que los médicos puedan, por fin, administrar muchos tratamientos directamente en el cerebro para combatir enfermedades neurológicas. El enfoque, esperan los investigadores, podría revolucionar el tratamiento de afecciones que van desde el Alzheimer hasta la epilepsia y los tumores cerebrales, e incluso ayudar a reparar el daño devastador causado por un accidente cerebrovascular.
Richard J. Price, Ph.D., de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ingeniería de la UVA, utiliza ondas sonoras enfocadas para superar la «barrera hematoencefálica» natural, que protege el cerebro de patógenos nocivos. Su enfoque tiene como objetivo romper la barrera solo donde sea necesario, y solo cuando sea necesario, y luego brindar tratamientos de manera exquisitamente precisa.
«La barrera hematoencefálica es uno de los mayores, si no el mayor, desafío hasta la administración de fármacos para el sistema nervioso central», explicó Price. «La evolución nos dio esta barrera porque el sistema nervioso central necesita ser protegido. El problema es que ahora queremos entregar algo a esas células y la evolución ha tenido millones y millones de años para optimizar una solución para detenerlo… Así que yo Estoy tratando de eludir la biología con la física».
Gran potencial del ultrasonido enfocado
El ultrasonido enfocado enfoca las ondas de sonido dentro del cerebro de manera muy similar a como una lupa puede enfocar la luz, lo que permite a los médicos manipular el tejido sin cortando el cráneo. Mientras tanto, la resonancia magnética nuclear (RMN) 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 con la especificidad del enfoque. «Con la resonancia magnética, podemos observar el objetivo, ya sea un tumor cerebral o tal vez una parte del cerebro en la que queremos realizar una terapia génica, y podemos seleccionarlo; de hecho, podemos hacer un plan de tratamiento y decir: solo queremos abrir la barrera [hematoencefálica] allí. El otro 95 % del cerebro, ni siquiera lo tocamos», dijo Price, director de investigación del Focused Ultrasound Center de la UVA. «Luego, cuando aplicamos el ultrasonido enfocado, abre la barrera allí durante unas horas. Nos permite pasar la terapia génica y luego se cierra de forma natural».
Entrega de terapia génica
La terapia génica introducida a través de ultrasonido enfocado básicamente reprogramaría las células defectuosas.
Para los tumores cerebrales, Price está explorando el potencial del uso de ultrasonido enfocado para administrar la 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 extremadamente bien en el tejido», dijo. El problema ha sido transportarlos donde se necesitan, a menudo en lo profundo 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 del tejido. . «No nos ayuda si no puedes llegar a la neurona que está a 50 micrones de distancia», dijo. «Así que eso se convierte en un problema de transporte de ingeniería».
Además de administrar la terapia, el ultrasonido enfocado puede «acondicionar previamente» el tejido objetivo para mejorar la efectividad de la administración de genes hasta cinco veces, descubrió Price. El preacondicionamiento representa una «estrategia simple y eficaz» para potenciar los beneficios de las nanopartículas, informan él y sus colegas en un artículo científico.
Mejorando 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. Lo haría mediante el uso de ultrasonido enfocado para colocar «moléculas de búsqueda» dentro de las áreas dañadas para reclutar células madre neurales para hacer reparaciones. Para ello, 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 tanto tejido neural como sea posible haciendo cosas como la terapia génica», dijo. «En nuestro laboratorio, pensamos, bueno, tal vez podamos administrar el 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 inmunológica, también podría ser útil en los tratamientos contra el cáncer. «Nos encantaría poder poner algo en esas células [tumorales] que luego les permita comenzar a reclutar células inmunitarias en el tumor», dijo. «Tenemos mucha evidencia 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 pronto, 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 [con la investigación] hasta ahora. Pero lo que me emociona, como ingeniero, son todas estas herramientas que hemos fabricado», dijo. «Puedes usar estas herramientas para todas estas aplicaciones diferentes. Creemos que hay muchas posibilidades realmente emocionantes».
Explore más
Más evidencia de que el ultrasonido puede ayudar en la batalla contra la enfermedad de Alzheimer Más información: Colleen T. Curley et al, El aumento del flujo intersticial del tumor cerebral a través del ultrasonido enfocado promueve la penetración de nanopartículas en el cerebro dispersión y transfección, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay1344 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Universidad de Virginia Cita: Ultrasonido enfocado que abre el cerebro a tratamientos que antes eran imposibles (6 de mayo de 2020) ) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-focused-ultrasound-brain-previously-impossible.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.