Un paso importante hacia la terapia génica ocular no viral con láser y nanotecnología.

Las nanopartículas de oro, que actúan como “nanolenses”, concentran la energía producida por el pulso extremadamente corto de un láser de femtosegundo para crear una incisión a nanoescala en la superficie de las células de la retina del ojo. Esta tecnología, que preserva la integridad celular, se puede usar para inyectar medicamentos o genes de manera efectiva en áreas específicas del ojo, ofreciendo nuevas esperanzas a las personas con glaucoma, retinosis pigmentaria o degeneración macular. Crédito: Polytechnique Montréal.

En enero de 2009, la vida del ingeniero Michel Meunier, profesor del Polytechnique Montréal, cambió radicalmente. Como otros, había observado que el pulso extremadamente corto de un láser de femtosegundo podía hacer que aparezcan agujeros de nanómetro en silicio cuando estaba cubierto por nanopartículas de oro. Pero este investigador, reconocido internacionalmente por sus habilidades con el láser y la nanotecnología, decidió dar un paso más allá de lo que entonces era solo una curiosidad de laboratorio. Se preguntó si era posible pasar del silicio a la materia viva, de lo inorgánico a lo orgánico. ¿Podrían las nanopartículas de oro y el láser de femtosegundo, este “escalpelo ligero”, reproducir el mismo fenómeno con las células vivas?

El profesor Meunier comenzó a trabajar con células in vitro en su laboratorio del Polytechnique Montréal. El desafío era hacer una incisión nanométrica en la membrana extracelular de las células sin dañarla. Usando nanopartículas de oro que actuaron como “nanolenses“, el profesor Meunier se dio cuenta de que era posible concentrar la energía luminosa proveniente del láser en una longitud de onda de 800 nanómetros. Dado que las células tienen una absorción de energía muy pequeña en esta longitud de onda, se preserva su integridad. ¡Misión cumplida!

Basándose en este hallazgo, el profesor Meunier decidió trabajar con células in vivo, células que forman parte de una compleja estructura de células vivas, como el ojo, por ejemplo.

El ojo y el bisturí láser

En abril de 2012, el profesor Meunier conoció a Przemyslaw Sapieha, un oftalmólogo de renombre internacional, particularmente reconocido por su trabajo en la retina. “Mike”, además, es profesor en el Departamento de Oftalmología de la Université de Montréal e investigador en el Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux (CIUSSS) de l’Est-de-l’Île-de-Montréal. Inmediatamente vio el potencial de esta nueva tecnología y todo lo que se podría hacer en el ojo si se pudiera bloquear el efecto dominó que se produce después de un desencadenante que conduce al glaucoma o a la degeneración macular, por ejemplo, inyectando medicamentos, proteínas o incluso genes.

Sin embargo, utilizar un láser de femtosegundo para tratar el ojo, un órgano altamente especializado y frágil, es muy complejo. El ojo es parte del sistema nervioso central y, por lo tanto, muchas de las células o familias de células que lo componen son neuronas . Y cuando una neurona muere, no se regenera como lo hacen otras células. La primera tarea de Mike Sapieha fue asegurar que un láser de femtosegundo se pudiera usar en una o varias neuronas sin afectarlas. Esto es lo que se conoce como “prueba de concepto”.

Prueba de concepto

Mike y Michel recurrieron al investigador en bioquímica Ariel Wilson, experto en estructuras oculares y mecanismos de visión, así como al profesor Santiago Costantino y su equipo del Departamento de Oftalmología de la Universidad de Montreal y el CIUSSS de l’Est-de-l’Île -de-Montréal por su experiencia en biofotónica.

El primer equipo decidió trabajar con células sanas, porque se entienden mejor que las células enfermas. Inyectaron nanopartículas de oro combinadas con anticuerpos para atacar células neuronales específicas en el ojo, y luego esperaron a que las nanopartículas se asentaran alrededor de varias neuronas o familias de neuronas, como la retina. Siguiendo el brillante destello generado por el láser de femtosegundo, ocurrió el fenómeno esperado: aparecieron pequeños orificios en las células de la retina del ojo, lo que hace posible inyectar con eficacia medicamentos o genes en áreas específicas del ojo. Fue otra victoria para Michel Meunier y sus colaboradores, con estos resultados concluyentes que ahora abren el camino hacia nuevos tratamientos.

La característica clave de la tecnología desarrollada por los investigadores de Polytechnique y CIUSSS de l’Est-de-l’Île-de-Montréal es su extrema precisión. Con el uso de nanopartículas de oro funcionalizadas, el bisturí láser permite localizar con precisión la familia de células en las que el médico tendrá que intervenir.

Tras demostrar con éxito la prueba de concepto, el profesor Meunier y su equipo presentaron una solicitud de patente en los Estados Unidos. Este tremendo trabajo también fue objeto de un artículo revisado por un impresionante comité de lectura y publicado en la renombrada revista Nano Letters en octubre de 2018.

Si bien todavía hay mucha investigación por hacer, por lo menos unos 10 años, primero en animales y luego en humanos, esta tecnología podría ser el factor decisivo en una población que envejece y sufre deterioro ocular para la cual todavía no existe una investigación efectiva con tratamientos a largo plazo. También tiene la ventaja de evitar el uso de virus comúnmente empleados en la terapia génica. Estos investigadores están buscando aplicaciones de esta tecnología en todas las enfermedades oculares, pero más particularmente en glaucoma, retinosis pigmentaria  y degeneración macular.

Este bisturí láser no tiene precedentes.

Traducción: Asociación Mácula Retina.

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