Las nuevas bombas implantadas diminutas pueden inyectar medicamentos directamente en el cerebro

Los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han desarrollado una nueva forma radical de tratar los trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson, y suena bastante alucinante de ciencia ficción. Su procedimiento consiste en implantar una sonda delgada conectada a una pequeña bomba en el cerebro de un paciente que administra medicamentos medidos y dirigidos con precisión a áreas específicas del cerebro. Si bien esta bomba de implante cerebral está muy lejos de ser instalada en pacientes humanos, se ha mostrado prometedora en un estudio inicial en animales de laboratorio, que trata los síntomas similares a los de Parkinson en ratas y monos de laboratorio.

Los investigadores del MIT publicaron sus hallazgos en un artículo publicado el miércoles en la revista. Ciencia Traducción Medicina. La idea principal detrás de su dispositivo, llamado "sistema de administración de medicamentos neurales miniaturizados" (MiNDS), es que puede tratar con precisión grupos específicos de neuronas sin causar efectos secundarios. Esto mejora sobre los métodos anteriores que introducen medicamentos en el líquido cefalorraquídeo, lo que también puede causar efectos fuera del objetivo.

Actualmente, las personas que viven con enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson enfrentan alternativas aparentemente imposibles: pueden dejar que su enfermedad progrese a medida que los síntomas como temblores y pérdida de equilibrio empeoran, o pueden tomar medicamentos que tengan efectos no intencionales fuera del objetivo. En estos días, una de las terapias más comunes para la enfermedad de Parkinson es la combinación de los medicamentos carbidopa y levodopa (generalmente con el nombre de marca Sinemet), que pueden aliviar los síntomas pero también crean algunos efectos secundarios a largo plazo que impiden el movimiento muscular voluntario de los pacientes.

Una de las principales ventajas de los implantes cerebrales, escriben los autores del estudio, es que les permite a los médicos apuntar a áreas funcionales del cerebro altamente específicas, tan pequeñas como un milímetro cúbico, aproximadamente la altura y la longitud de una letra en el centavo de los EE. UU. No solo eso, sino que también pueden medir la actividad de las neuronas en el área que se está tratando, lo que les permite controlar los efectos de un medicamento y alterar la administración del medicamento en tiempo real.

Validaron su concepto en monos macacos rhesus y ratas, primero mediante la inducción de un estado parkinsoniano (uno en el que las neuronas liberadoras de dopamina están muertas o discapacitadas) en ambos animales. Luego trataron la condición en los monos inyectando líquido cefalorraquídeo artificial en el dispositivo MiNDS. A lo largo de los experimentos, los investigadores monitorearon la actividad cerebral de los animales usando una sonda de tungsteno en el dispositivo, lo que demostró que el implante de MiNDS podría excitar e inhibir neuronas específicas.

"Aquí mostramos que los MiNDS pueden modular químicamente la actividad neuronal local y el comportamiento relacionado en modelos animales mientras que al mismo tiempo registran la actividad del electroencefalograma neuronal (EEG)", escriben los autores del artículo.

La idea de que una persona pueda recibir un implante cerebral en lugar de tomar píldoras tres veces al día por el resto de su vida suena muy bien, pero este protocolo de tratamiento radical también presenta algunos problemas importantes. La más obvia es que la implantación de un dispositivo de administración de fármacos en el cerebro profundo es invasiva como diablos. Este no es un procedimiento simple como hacerse un tatuaje o un piercing; el dispositivo propuesto penetra profundamente en el tejido cerebral, lo que genera preocupación por las complicaciones que podrían surgir como resultado de algo tan complejo como el mal funcionamiento del dispositivo o algo tan simple como golpear su cabeza.

Además, colocar un objeto extraño en el tejido cerebral puede causar que el tejido circundante se inflame y potencialmente muera. Los investigadores resolvieron este problema utilizando acero inoxidable y borosilicato (vidrio) como los principales materiales para la sonda, que dicen que causaron un daño mínimo al tejido circundante en los animales de prueba después de ocho semanas de implantación.

Quizás lo más importante es que los síntomas similares al Parkinson inducidos químicamente en ratones y monos son bastante diferentes de los de la enfermedad de Parkinson en humanos. Antes de que el dispositivo MiNDS pueda estar casi listo para los humanos, los investigadores deberán demostrar su efectividad contra la enfermedad de Parkinson.

Por ahora, sin embargo, es un desarrollo fascinante en el campo en rápido crecimiento de la medicina cerebral.

Resumen: Los avances recientes en medicamentos para los trastornos neurodegenerativos están ampliando las oportunidades para mejorar los síntomas debilitantes que sufren los pacientes. Sin embargo, los tratamientos farmacológicos existentes a menudo dependen de la administración sistémica de medicamentos, lo que resulta en una amplia distribución de los medicamentos y el consiguiente aumento del riesgo de toxicidad. Dado que muchos circuitos neuronales clave tienen volúmenes milimétricos sub-cúbicos y características específicas de las células, es esencial la administración de medicamentos de pequeño volumen en las áreas cerebrales afectadas con mínima difusión y fuga. Informamos el desarrollo de un sistema de administración de fármacos neural miniaturizado implantable, controlable a distancia, que permite el ajuste dinámico de la terapia con precisión espacial precisa. Demostramos que este dispositivo puede modular químicamente la actividad neuronal local en modelos animales pequeños (roedores) y grandes (primates no humanos), a la vez que permite el registro de la actividad neuronal para permitir el control de retroalimentación.