Buscando la iluminación: la búsqueda para restaurar la vista en las personas

La discapacidad visual ha sido un problema importante para la humanidad a lo largo de su historia, pero se ha vuelto más urgente con la evolución de la sociedad hacia un mundo que gira en torno a la agudeza. Ya sea para navegar por una ciudad ajetreada o interactuar con las innumerables pantallas que llenan la vida moderna, lidiar con una visión reducida o nula es un desafío. Para innumerables personas, el uso de braille y tecnología accesible como lectores de pantalla es esencial para interactuar con el mundo circundante.

Para la discapacidad visual refractiva actualmente contamos con una gama de soluciones, desde gafas y lentillas hasta opciones más permanentes como LASIK y similares que tienen como objetivo solucionar el problema refractivo quemando parte de la córnea. Cuando el propio cristalino está dañado (por ejemplo, con cataratas), puede sustituirse por un cristalino artificial.

Pero, ¿qué pasa si la retina o el nervio óptico están dañados de alguna manera? Para las personas con tal daño (nervioso) ha existido durante décadas el concepto tentador y aparentemente futurista de restaurar la visión, ya sea por medios biológicos o tecnológicos. Recientemente, se han realizado varios estudios que exploran ambos enfoques, con resultados prometedores.

Establece la escena

Diagrama esquemático del ojo humano.

En el mundo desarrollado, las principales causas de ceguera son la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE), la retinopatía diabética y el glaucoma. Cabe señalar aquí que el tratamiento de las cascadas y los problemas de refracción ha disminuido enormemente el número total de casos de ceguera total en comparación con el mundo en desarrollo, lo que hace que los tipos de discapacidad visual sean difíciles de tratar.

En las tres causas mencionadas de ceguera, la retina se daña por varias razones, destruyendo parte de la retina (por ejemplo, principalmente el punto con degeneración macular) o toda la retina, a menudo en una progresión lenta de la pérdida de agudeza visual. hasta que no quede ninguna estructura funcional de la retina. En estos casos, así como en condiciones en las que, por ejemplo, la retina se desprende del ojo posterior (desprendimiento de retina, por ejemplo, debido a un traumatismo cerrado), el nervio óptico y los centros de proceso del cerebro permanecen intactos y funcionales.

Debido a que la mayoría de los tipos de pérdida de la visión, incluida la ceguera infantil, tienen una corteza visual deteriorada, gran parte del enfoque en restaurar la visión se ha centrado en esta parte del cerebro. Muchos estudios se han centrado en prótesis de desarrollo que reemplazan las funciones del ojo, incluida la retina y el nervio óptico. Más recientemente, también se ha examinado la posibilidad de restaurar la función nerviosa retiniana y visual deteriorada a través del tejido que crece por sí mismo.

La máquina del tiempo genética

Imagen de regeneración axial inducida por OSK en nervio óptico (ratón).

Es un secreto mal guardado que las células humanas son esencialmente inmortales. Desafortunadamente, estas son las piezas que las hacen inmortales y capaces de una regeneración sin fin, que se desplazan después de que una célula alcanza un cierto punto en su impulso para convertirse en un tipo específico de tejido (por ejemplo, tejido muscular o hepático, o parte de la médula espinal o la retina). ). Yuancheng Lu y col. recientemente estudió la reversión del envejecimiento y la pérdida de visión inducida por heridas mediante reprogramación epigenética (versión preimpresión bioRxiv).

En modelos de ratón, demostraron que al reactivar la expresión de tres genes (4 de octubre, Sox2 y Klf4: OSK) por un vector de virus asociado a aden (AAV) (virus adenus despojado) en las células del ojo, la expresión ectópica de estos genes resultó en la regeneración de axones lesionados, el crecimiento del nervio visual dañado y la curación después de la retina dañada. debido al glaucoma. Además, la edad de las células (indicada por los niveles de metilo del ADN) después de 4 semanas de expresión de OSK se restauró a su estado joven.

OSK junto con c-Myc (OSKM) se sabe que está involucrado en la capacidad de las células para regenerar tejidos, según los datos de experimentos anteriores. La razón por la que se usó OSK y no OSKM en este experimento en particular es porque ectópico c-Myc La expresión resultó en displasia tisular: desarrollo celular esencialmente anormal con resultados predeciblemente negativos. Sin embargo, aunque los ratones de este estudio recuperaron una cantidad significativa de la visión perdida, es importante recordar que todos estos experimentos deben llenar los vacíos que aún no comprendemos.

La clave de todo esto es nuestra comprensión de dos mecanismos: las capacidades regenerativas de las células y el "reloj" epigenético, que subyace al proceso de envejecimiento. La metilación del ADN parece jugar un papel importante en ambos, y su papel en el último provoca cambios graduales y vacilaciones en los procesos bioquímicos. Los grupos metilo pueden unirse a la molécula de ADN, donde ayudan a cambiar la expresión de los genes. La restauración de estos patrones de metilación es una característica estándar en el sistema reproductivo de los mamíferos (reprogramación), después de la fertilización de un óvulo por el esperma. Sin este mecanismo, el embrión resultante tendría la misma edad genética que los padres, que se hicieron cargo de la oveja Dolon (clonada).

Obviamente, el objetivo de esta terapia génica es eliminar los efectos del envejecimiento y las lesiones, pero no convertir cada célula en una célula madre. Sin embargo, si los tejidos dañados, como los nervios y los órganos, pudieran restaurarse a un estado más joven mediante OSK o similar, podría significar que una persona no solo podría regenerar el nervio óptico y la retina dañados, sino también revertir los efectos del envejecimiento. , incluida la degeneración macular, etc.

La era de la cibernética

El prototipo de implante Neuralink.

Desafortunadamente, la regeneración de tejidos a través de la programación epigenética como tratamiento regular o incluso experimental en humanos todavía es larga en este momento. Sin embargo, el uso de implantes e interfaces humano-computadora para restaurar los sentidos perdidos está más avanzado, hasta el punto de que los implantes de retina como el Argus II ya han sido aprobados para el tratamiento de la degeneración macular y otras afecciones que dejan la transmisión y posiblemente el procesamiento capas. de la retina intacta.

Sin embargo, cuando la retina está gravemente dañada y posiblemente también el nervio óptico, se llega rápidamente al área experimental de estimulación cerebral directa. Aquí se explota la propiedad del mapa retiniano de la corteza visual: el enrutamiento de las señales retinianas hacia la corteza visual forma esencialmente un mapa 2D. Esto facilita la tarea de averiguar qué parte activar para "iluminar" la parte objetivo de una visión humana. La principal dificultad es averiguar "cómo".

Como mencioné en el artículo del año pasado sobre Neuralink, una cosa importante acerca de la nervación del cerebro por electrodos es que las neuronas en el cerebro son, en todas las definiciones, minúsculas. Esto significa que lo mejor que podemos hacer aquí es básicamente empujar las sondas hacia el área correcta y esperar que golpeemos al menos algunas de las neuronas correctas con un pulso eléctrico para causar el efecto deseado. La conclusión crítica es que la "alta tecnología" para los implantes de retina son cientos de píxeles, con eventuales implantes corticales visuales presumiblemente en el mismo estadio. Sin mencionar la baja fidelidad visual que se puede esperar de lo que sería el equivalente optimista de una imagen granulada en blanco y negro.

Debido a que un implante cerebral que utiliza la tecnología actual estimula muchos miles de neuronas a la vez, el mejor resultado que se puede esperar en la corteza visual es el de la producción de fosfeno: la experiencia de "ver" un punto brillante en el campo de visión que no fue causado. estimulando la luz de la retina. Otra forma de causar fosfeno es mediante un estímulo mecánico, p. Ej. Cuando se presiona (ligeramente) en los ojos o cuando se sufre un golpe en la cabeza ('ver estrellas').

Un artículo reciente publicado en Nature por Chen et al. titulado "Percepción de la forma a través de una neuroprótesis de recuento de canales altos en la corteza visual de los monos" detalla un experimento en el que se implantó una prótesis de 1024 canales en la corteza visual de primates no humanos (NHP, en este caso monos). A partir de experimentos similares en sujetos humanos, sabemos que estos puntos percibidos parecen variar en tamaño de alfiler hasta unos pocos centímetros a lo largo del brazo y pueden diferir en el color percibido, presumiblemente dependiendo de qué neuronas de la corteza visual están más fuertemente estimuladas.

Resumen del entrenamiento de formas de los monos, junto con una simulación de la forma percibida. (Crédito: Naturaleza)

Único en este experimento fue el uso de electrodos intracorticales (matrices de Utah) donde los experimentos anteriores normalmente usarían conductores en la superficie de la corteza visual. Esto permitió que corrientes más bajas induzcan la respuesta deseada en el área objetivo (V1) de la corteza visual, cuyo efecto se midió en un área cortical superior (V2):

Sitios de implantación (V1, V2) de las matrices Utay y los campos receptivos. (Crédito: Chen et al.)

El objetivo del experimento era determinar si los monos podían reconocer las formas que les aparecían como un grupo de fosfenos. Si mostraban la forma correcta más tarde, eran recompensados. Lo mismo se hizo con la determinación de moverse: aquí los monos verificaban los movimientos de sus ojos para ver en qué dirección se movían los fosfenos.

Resultados del estudio en la tarea de reconocimiento de letras. (Crédito: Chen et al.)

Una limitación importante de un estudio como este es que involucra a investigadores humanos interpretando las acciones de los monos que interpretan las contribuciones de dichos investigadores. Como señalaron Chen et al., Las caídas precisas ocasionales podrían muy bien causar una falta de motivación por parte de los monos, especialmente al final de una sesión de grabación.

A pesar de los resultados relativamente prometedores del estudio, con un resultado generalmente abrumador durante las sesiones de grabación, trasladar dichos estudios a sujetos humanos para transformarlos en un producto médico sería muy complicado. No solo debido a la necesidad de cubrir el área de visualización completa (área promedio de 25 a 30 cm2 por hemisferio), sino también debido a la necesidad de aumentar aún más la resolución de la matriz y desarrollar una versión inalámbrica con electrodos que puedan permanecer en su lugar durante décadas sin causar daño al tejido circundante.

El final del túnel del proverbio

Ver estos resultados de diferentes estudios de diferentes maneras para lograr el mismo objetivo parece provocar un optimismo cauteloso. Como ocurre con todos los estudios científicos, no hay garantía de que un enfoque en particular se convierta en una terapia viable en unos pocos años. Algunos nunca abandonarán el laboratorio, pero pueden generar nuevas ideas y nuevos enfoques.

En cuanto a los fosfenos, se conocen desde la década de 1920 y se experimentaron en la segunda mitad del siglo pasado, pero la tecnología para crear (de forma segura) implantes cerebrales tomó mucho más tiempo. Del mismo modo, el concepto de epigenética en su definición actual, junto con su reprogramación, existe desde hace algún tiempo, pero ha experimentado grandes avances en los últimos años.

Independientemente, gracias a los incansables esfuerzos de innumerables científicos de todo el mundo, parece que realmente podemos llegar a un punto en el futuro cercano en el que la ceguera se ha convertido en un pasado.

  • Danjovic dice:

    El camino de las células madre a las células de los tejidos me parece un juego de la vida. Una pequeña semilla que inicialmente diverge en una multitud de patrones que luego de un tiempo convergen nuevamente en un patrón más complejo. Desafortunadamente, el patrón final ya no es un organismo vivo, aunque puede mantener su forma estable durante décadas.
    Entonces, el difícil cese del envejecimiento radica en un cambio de la semilla original, por lo que puede converger a un patrón verdaderamente estable en lugar de simplemente ralentizar los procesos existentes.

  • jake dice:

    Un artículo sobre la prueba de implantes en animales ... Algodón atrevido, veamos cómo vale la pena.

    • Moryc dice:

      Además, no olvide que es necesario hacer algunos ratones ciegos antes de poder convertirlos en no ciegos. Y la mayor parte de la investigación sobre células madre, y todo lo relacionado con el desarrollo del ojo y el nervio ocular, se realiza con fetos abortados y abortados y con óvulos fertilizados in vitro que no han sido implantados.

      Curiosamente, como alguien que ha perdido el ojo izquierdo debido al comunismo y el glaucoma, y ​​apenas trabaja el ojo derecho, estoy completamente harto de experimentar con animales o de usar células madre y tejidos humanos de esas fuentes "moralmente cuestionables". Y felizmente me sometería a una terapia genética experimental si pudiera reparar mi ojo izquierdo roto (para empezar) ...

  • Hirudinea dice:

    Interesante, pero recuerda que hay células humanas que se recuperan de la inmortalidad, el cáncer, así que ten cuidado.

    • Timothy Bowman dice:

      En estudios anteriores, se activaron 4 genes que expresaban los factores de transcripción de Yamanaka. Esto indujo pluripotencia, pero también podría causar cáncer. Pero en este experimento, como solo querían regeneración, excluyeron del conjunto a Myc, el gen cancerígeno y pluripotente.

      Entonces, con solo introducir 3 de esos genes en lugar de los 4, causaron un crecimiento sin cáncer. También pudieron encender y apagar la regeneración a su gusto. ¡Me parece increíble!

  • John Q. Público dice:

    Bueno, el desprendimiento de retina no es divertido.
    Por qué no pueden implantar un ojo completo que ya esté funcionando y tienen
    se adhiere al nervio óptico más allá de mi comprensión.
    ¿Me gustaría tener 20/20? Sí, si fuera hace 40 años.
    Ahora soy demasiado mayor y me preocupo por mis modales.

    • Hirudinea dice:

      En los trasplantes lo más difícil es la regeneración nerviosa, es muy difícil con las manos, algo tan complejo como el nervio óptico, bueno si no podemos regenerar una columna. Aunque quirúrgicamente sería bastante fácil.

      • Moryc dice:

        De hecho, hicieron la regeneración ósea en ratones hace unos años. IIRC, utilizaron células madre, los ratones recuperaron el 40% de la sensación y el movimiento en sus patas traseras y cola. Los investigadores primero quitaron 5 mm (0,2 ″) de la médula espinal, por lo que fue un recrecimiento real. Los resultados podrían ser mejores para la médula espinal cortada o dañada ...

        La mejor opción para un trasplante de ojo sería hacer crecer un ojo nuevo utilizando el genoma del paciente. De hecho, hacemos esto al hacer crecer algunas protuberancias en la piel con células extraídas del prepucio (y la capucha del clítoris, para las mujeres), IIRC ...

        • Hirudinea dice:

          Oh, no sabía eso sobre los ratones, y si pudiera funcionar para unir un nervio óptico a un implante ocular, incluso con el 40% (maldita sea, la mayoría de la gente aceptaría el 25%) sería increíble. Pero hacer crecer un ojo entero a partir de células parece difícil, las estructuras requieren mucho tiempo para formarse (supongo que meses) y ¿cómo mantendrá el flujo sanguíneo a la estructura en crecimiento? Pero si se puede hacer, digo que lo traigas.

  • K1R4 dice:

    ¿Es el stellar trek una referencia con gafas laforges? ¿La imagen de Laforge se ve genial en sus matices futuristas hechos por un artista HAD residente?
    te perdiste una GRAN referencia de ciencia ficción allí

  • jafinch78 dice:

    Adecuado ... Mi objetivo es perfeccionar los métodos bioequivalentes que son similares al autógrafo como método sin hacer e injertar. Como hombre ... Solo restaurar las células específicas del individuo a su estado joven es el camino con los factores más saludables. Parece que incluso algo de ingeniería genética para mejorar las funciones adversas de las condiciones preexistentes, también hay un gran avance en el engranaje.

    Tengo el XLHED, aunque ahora puedo usar nuevos dientes bioequivalentes. Supongo que el cabello que antes estaba en áreas calvas estaría bien. Los sentimientos funcionales cuando tenga 100 años también serán geniales. Estoy satisfecho con el resto de las funciones expresadas en XLHED en su mayor parte.

    Ahora, en cuanto a planteamientos menos morbosos ... parece una progresión de los fosfenos, que ya se conoce en algunos círculos, sería el método televisivo como en este vídeo aunque transmitiendo imágenes al cerebro a cambio de hackear lo que ve el ojo. imágenes al cerebro:

  • Gregg Eshelman dice:

    Se realizó la regeneración del cristalino, tanto en animales como en humanos. Pero en los humanos, la aplicación se limitó a unos pocos bebés nacidos con cascadas. El proceso implica retirar todo el cristalino, excepto la capa más externa de células dentro de la cápsula del cristalino. Estas células luego se dividen y reconstruyen una lente transparente. No se sabe por qué no se ha probado en adultos. Probablemente demasiado dinero en reemplazos de lentes artificiales que aún necesitan anteojos para algunos rangos visuales.

    Casi todas las personas han desarrollado presbicia durante 40 años, con algunos años de respuesta focal lenta antes de no poder enfocar de cerca y requerir lentes para leer. La causa es una enzima en el cristalino que disminuye con el tiempo y después de que el nivel desciende a un cierto nivel, el cristalino comienza a endurecerse y a cambiar menos de forma. Gotas para los ojos desarrolladas en China para transportar la enzima a través de la córnea hasta el cristalino, haciéndola flexible nuevamente. El gran problema fue desarrollar un portador para hacer pasar la enzima insoluble a través de la córnea, sin que el usuario sufriera ningún daño. No encontré información sobre cuánto dura el impacto, pero Bausch y Lomb hicieron su propia investigación y desarrollo al respecto.

    Las córneas dañadas se regeneraron mediante un aloinjerto de células madre bastante simple. Hay células madre del cuerno alrededor de su borde, llamadas extremidades. Las células madre de las extremidades se dividen constantemente y producen nuevas células corneales que migran al centro de la córnea. El problema es que el proceso es muy lento. Si una persona tiene parte de una extremidad intacta, las células madre se pueden recolectar, cultivar y luego esparcir por toda la superficie de ambas córneas. Al tener acceso directo a toda la córnea, las células madre comienzan a dividirse y reemplazar las células dañadas.

    Las lesiones por mieloma pueden repararse mediante un aloinjerto de células alveolares del nervio olfatorio. Comenzando con ratones, luego ratas, seguido de perros heridos en accidentes, el procedimiento fue muy exitoso en restaurar la función más allá del sitio de la lesión de la médula espinal. Pero aún escuché que solo se usa en un hombre, siete años después de que lo apuñalaran por la espalda y le cortaran completamente la médula espinal. La última información que pude encontrar es de hace unos años, pero andaba con un andador. ¿Por qué no se realiza este procedimiento para la mayoría de las lesiones de la médula espinal? Cuando comenzó la investigación, se notó todo el tejido nervioso en los mamíferos, las células innatas del nervio olfatorio se regeneraron más rápidamente y se afirmó que podrían funcionar como un puente para las partes dañadas de la médula espinal. .

    Se ha demostrado que el tinte Bright Blue G (que hace que el azul m & m sea azul dulce) reduce la inflamación de los nervios, incluida la médula espinal, después de una lesión. Es precisamente la inflamación y el estrés los que provocan gran parte del daño. Funcionó en pruebas con roedores, pero las cantidades dadas teñían temporalmente la piel y los ojos de color azul. Entonces, ¿por qué eso no ha progresado a pruebas más grandes en animales y humanos? Tenerlo como parte de las herramientas paramédicas podría ser de gran ayuda para reducir el número y la gravedad de la disminución de las lesiones de la médula espinal.

    Yo diría: "Oye, doctor. ¡Hazme un pitufo Fremen y luego ponme una aguja en la nariz!" Detén el daño, luego arréglalo para que la gente pueda caminar en lugar de usar una silla de ruedas o algún otro dispositivo para moverse por el resto de su vida. vidas.

    Ha habido tantas cosas en los últimos 30 años que han mostrado una promesa para alentar las habilidades latentes del cuerpo humano para repararse a sí mismo, o curas que evitan que se dañe aún más después de las lesiones, y otros * remedios * que nunca necesitan más * tratamiento. . *, pero vienen, hacen noticias breves, luego nunca más se supo de ellos.

    • ALINOME el A dice:

      Las pruebas (muy lentas) en humanos son principalmente un problema burocrático ... Como alguien que sufre de ELA, puedo decirle que tales tratamientos experimentales tendrían una amplia gama de pacientes dispuestos a arriesgarse si el tratamiento tuviera alguna posibilidad razonable de mejorar su situación. y sería asequible (financieramente).

  • CityZen dice:

    En cierto sentido, la investigación sobre cómo funciona el cuerpo humano y la tecnología para estudiarlo y mejorarlo parece de alguna manera el desarrollo de la electrónica y las computadoras. Parece que estamos en la etapa en la que la investigación se expande exponencialmente, se construye y encuentra tantas direcciones nuevas a la vez. Si miramos el camino del desarrollo informático e intentamos imaginar un aumento similar en la comprensión del cuerpo humano, se siente emocionante y quizás aterrador reflexionar sobre lo que vendrá después. Por un lado encontraremos curas para todo tipo de enfermedades, así como formas de solucionar todo tipo de problemas. Por otro lado, también podemos abrir algunas puertas que tendrán profundas consecuencias para la humanidad y la sociedad. Las preguntas sobre la inmortalidad, los hijos del proyecto, las habilidades sobrehumanas y la trashumancia pueden convertirse en problemas antes de que alguien sepa cómo lidiar con ellos. Incluso las cosas más simples, como las reglas sobre medicamentos o las píldoras para eliminar los efectos de una dieta deficiente u otras malas elecciones de estilo de vida, pueden ser un desafío para nosotros una vez que tales cosas se vuelven omnipresentes. De hecho, ya tenemos que lidiar con los efectos de la medicina y la tecnología modernas: el número de personas mayores se está convirtiendo en un porcentaje cada vez mayor de la población en los países desarrollados. Otra cosa: debido a que somos más capaces de curar la sordera, también estamos disminuyendo la cultura de la sordera.

    Cada nueva cura milagrosa trae consigo preguntas que no siempre estamos listos para responder.

  • TheFinn dice:

    En cuanto a una tabla de cuadrícula sobre la corteza visual, pensé que se hizo hace 17 años con un programa DARPA y sobre un tema humano.
    https://en.m.wikipedia.org/wiki/William_H._Dobelle

  • Tomate dice:

    Dobelle fue uno de los científicos exitosos, aunque hubo algunos otros intentos exitosos. Uno en los 50 (Plumb) y otro en los 60 (Bridley, Lewin).

    Sobre el artículo (si mal no recuerdo):
    Los primeros fosfenos causados ​​por la tensión aplicada a la corteza visual se observaron durante los experimentos de Förster en 1929. Estaba experimentando con un tipo que había perdido parte. de su remo durante la guerra.

    El término fosfeno aparece al menos en 1755 cuando un médico francés aplicó tensión en la cabeza de un ciego que había perdido la vista debido a la fiebre.
    Este experimento fue esencialmente el primero en la larga búsqueda de una posibilidad para restaurar la visión.

Gloria Vega
Gloria Vega

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