Los pensamientos controlan un LED infrarrojo cercano, que inicia la producción de la proteína en una cámara de reacción. / ETH

Ondas cerebrales humanas modulan la expresión génica

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Suena a ciencia ficción, pero investigadores de un centro tecnológico suizo lo han conseguido. Los bioingenieros han aprovechado las ondas cerebrales humanas para transferirlas de forma inalámbrica a una red de genes y regular así la expresión de un gen en función del tipo de pensamiento. Los resultados se han publicado en la revista Nature Communications.

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SINC / En una de las escenas míticas de la película Star Wars, el Maestro Yoda instruye al joven Luke Skywalker a usar la fuerza para liberar a su afligida X-Wing de la ciénaga. Algo parecido es lo que ha conseguido el equipo liderado por Martin Fussenegger, profesor de Biotecnología y Bioingeniería en la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich (Suiza).

El nuevo método de regulación génica permite crear ondas cerebrales específicas para controlar la conversión de genes en proteínas

Los científicos han desarrollado un nuevo método de regulación génica que permite crear ondas cerebrales específicas para controlar la conversión de genes en proteínas –lo que se conoce como expresión de genes–.

“Por primera vez hemos conseguido aprovechar las ondas cerebrales humanas, transferirlas de forma inalámbrica a una red de genes y regular la expresión de uno de ellos en función del tipo de pensamiento”, explica Fussenegger.

El investigador ha añadido que el control de la expresión génica a través del pensamiento “es un sueño que hemos perseguido durante más de una década”.

Una fuente de inspiración para este nuevo sistema de regulación de genes fue el juego Mindflex, donde el jugador lleva un auricular especial con un sensor en la frente que registra las ondas cerebrales. Usando esta técnica de electroencefalografía (EEG) se puede controlar un ventilador para guiar una bola entre diversos obstáculos.

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Transmisión inalámbrica del implante

El nuevo sistema, recientemente publicado en la revista Nature Communications, también utiliza un auricular EEG. Las ondas cerebrales grabadas se analizan y transmiten de forma inalámbrica vía bluetooth a un controlador, que a su vez ‘controla’ un generador de campo  electromagnético.

Este activa un implante que incorpora una lámpara LED que, a su vez, emite luz en el rango del infrarrojo hacia un cultivo con células modificadas genéticamente. La incidencia de la luz hace que las células comiencen a producir la proteína deseada.

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Pensamientos que controlan la cantidad de proteínas          

El implante fue inicialmente probado en cultivos celulares y ratones, y controlado por los pensamientos de varios sujetos. Los investigadores utilizaron para las pruebas la proteína SEAP, una proteína modelo humano fácil de detectar que se difunde desde la cámara de cultivo del implante en el torrente sanguíneo del ratón.

Para regular la cantidad de proteína liberada, los sujetos de prueba fueron clasificados de acuerdo a tres estados de la mente: bioretroalimentación, meditación y concentración. Los ratones de prueba concentrados en una tarea presentaron unos valores medios de SEAP en el torrente sanguíneo. Cuando se relajaron por completo (estado de meditación), los investigadores registraron valores muy altos de SEAP en los animales de prueba.

Pero en el caso de la bioretroalimentación, los roedores observaron la luz LED del implante en el cuerpo del ratón y fueron capaces de encenderla o apagarla a través de la retroalimentación visual. Esto a su vez se reflejaba en las cantidades variables de SEAP en el torrente sanguíneo de los ratones.

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Genes sensibles a la luz

“Controlar los genes de esta manera es completamente nuevo y único dada su simplicidad”, ha apuntado Fussenegger. La luz brilla en una proteína sensible a la luz modificada dentro de las células con genes modificados y desencadena una cascada de señales artificiales, lo que provoca la producción de SEAP.

La luz del infrarrojo cercano utilizada no es perjudicial para las células humanas, ya que puede penetrar profundamente en el tejido y permite la función del implante para que sea rastreado visualmente. El sistema funciona de manera eficiente y efectiva en el cultivo celular humano y el sistema humano-ratón.

Fussenegger espera que un implante de este tipo pueda algún día ayudar a combatir enfermedades neurológicas, como dolores de cabeza y espalda o epilepsia, mediante la detección de las ondas cerebrales específicas en una etapa temprana y la activación y control de determinados agentes en el implante exactamente en el momento adecuado.