Pacientes paralíticos vuelvan a andar con electroestimulación

El equipo de investigación de Grégoire Courtine, profesor de neuroprostética en el Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL), ha comenzado una serie de tesg clínicos cuyo objetivo es conseguir que pacientes paralizados puedan volver a andar. Se trata de la culminación de 15 años de investigación comenzando con ratas paralíticas, y pasando por monos para finalmente haber llegado a pacientes humanos.

Recientemente este equipo de investigación consiguió que ratas paralizadas pudieran volver a caminar. Para ello las sometieron a cirugía de tal forma que las pocas fibras de la columna vertebral de la ratas intactas se reorganizasen para que fuesen capaces de transmitir comandos (impulsos eléctricos) desde el cerebro de la rata a sus piernas. A esto se le unieron electrodos estimuladores implantados en las ratas que las asistían al andar. El resultado final fue que las ratas fueron capaces de recuperar el movimiento de sus extremidades inferiores y usarlas para ir a buscar un pedazo de chocolate.

Tras haber realizado test similares en monos, ahora los primeros pacientes están comenzando a someterse a este proceso. Uno de los pacientes, que llevaba cinco años parcialmente paralizado, ha conseguido caminar de un modo mucho más natural cuando los electrodos estimuladores están activados. El electro estimulador en cuestión es un dispositivo comercial fabricado por Medtronic para el tratamiento del dolor crónico. Pero en este test será empleado colocando sus 21 electrodos de tal modo que estimulan fibras nerviosas responsables de extender y flexionar los músculos de las piernas. El estudio está interesado tanto en las mejoras de los pacientes a corto plazo, como largo plazo debidas a la plasticidad del cerebro.

Recientemente el mismo grupo de investigación ha probado en monos otro dispositivo que requiere implantar un dispositivo tanto en el cerebro como en la médula espinal de los monos. El mono bajo estas imágenes tenía su extremidad trasera derecha paralizada. En la animación bajo estas líneas se muestra como el mono camina sin soporte de la electroestimulación:

En la animación bajo estas líneas se muestra como el mono es capaz de caminar una vez se ha encendido el dispositivo de electroestimulación:

En un futuro cercano, el equipo de investigación de Courtine tiene intención de llevar este dispositivo a pacientes humanos. Los ingenieros biomédicos cada día estamos un pasito más cerca de conseguir que los paralíticos vuelvan a caminar :)

La biomedicina define un nuevo concepto de gen

Un gen es una unidad de información en un locus de ácido desoxirribonucleico (ADN) que codifica un producto funcional, o Ácido ribonucleico (ARN) o proteínas y es la unidad de herencia molecular.^{1 2} También se conoce como una secuencia lineal de nucleótidos en la molécula de ADN, o de ARN en el caso de algunos virus y contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica, habitualmente proteínas pero también ARN mensajero (ARNm), Ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) y ARN de transferencia (ARNt).

Los científicos expertos en biomedicina que estudian el genoma han descubierto que la organización y delimitación de los genes en la secuencia del ADN es más compleja de lo que se creía.

• Visión clásica de lo que es un gen: Hasta ahora se consideraba que los genes son unidades funcionales bien delimitadas en el ADN, fragmentos de ADN independientes unos de otros y con límites bien definidos en la cadena. Además, se creia que los genes solo ocupan el 5% de la cadena de ADN humana y que el resto del ADN son fragmentos inactivos sin ninguna utilidad.

• Nueva visión de lo que es un gen: Recientes investigaciones establecen que los genes pueden interaccionar entre ellos de forma compleja, que incluso pueden solaparse entre ellos en la cadena de ADN y que un mismo gen puede tener fragmentos en distintas partes de la cadena de ADN. Además, se sospecha que en toda la secuencia del ADN apenas hay partes inactivas (lo que antes se llamaba "ADN basura"), y que incluso aquellas partes de ADN que no codifican genes tienen alguna funcionalidad que aún se desconoce. Probablemente casi todo el ADN codifica ARN, la cadena intermedia que la célula usa para fabricar proteínas.

Los científicos han descubierto que muchas regiones del genoma que se consideraban inactivas en realidad demuestran tener una gran actividad genética. Podría ser que el funcionamiento del genoma siguiese los principios de la teoría de sistemas complejos en base a las hipótesis de Ilya Prigogine.

 

Un sensor flexible que puede monitorizar tu corazón durante décadas

Marzo 7, 2017

Un equipo de ingenieros de Northwestern University han conseguido construir un sensor flexible suficientemente fino, para poderse colocar directamente sobre la superficie del corazón que en un tamaño de 0,95 × 1,15 cm contiene 396 sensores de voltaje. En dispositivos similares anteriores a este la señal eléctrica del corazón se recogía a través de una pequeña pieza de metal que hacía contacto con el tejido humano. Pero el nuevo dispositivo no posee ningún metal en contacto con el corazón sino que los 396 sensores están recubiertos de una capa aislante impermeable construida con dióxido de silicio, que no obstante deja pasar la electricidad.

La ventaja de esa capa aislante de dióxido de silicio es que impide que los fluidos biológicos estén en contacto con partes metálicas del dispositivo. Por un lado esto evita cualquier posible cortocircuito que podría causar problemas para el ser humano, o una avería en el dispositivo. Por otro, esto alarga el tiempo de vida del dispositivo, ya que no hay ninguna parte metálica (que siempre se degrada con el tiempo al estar en contacto con fluidos del cuerpo humano) que esté en contacto con el cuerpo.

Este tipo de sensores tienen el potencial de permitir una monitorización prácticamente permanente de la actividad cardíaca; según las estimaciones de los inventores, el dispositivo podría trabajar dentro del cuerpo de un ser humano durante 70 años sin degradarse. En la imagen bajo estas líneas puede verse como los 396 electrodos van recogiendo intensidad eléctrica del corazón según éste va latiendo, y bajo ella se muestra el momento del latido.

Algoritmo para predecir autismo a partir de imágenes de resonancia magnética

Marzo 5, 2017

Un grupo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte ha desarrollado un algoritmo que es capaz de predecir autismo con un 81% de precisión y un 88% de sensibilidad a partir de imágenes de resonancia magnética de niños de tan sólo seis meses. Los investigadores analizaron las imágenes tomadas a los seis meses de los niños, y fueron capaces de predecir si a los 24 meses se les diagnosticaría o no la patología. Esto supone un avance de varios meses en el momento de diagnóstico.

El algoritmo consigue diagnosticar con tan sólo tres variables: el área del cerebro, el volumen del cerebro y el sexo del bebé (la prevalencia de la autismo es bastante más elevada entre hombres que entre mujeres). Para extraer el área del cerebro y el volumen se emplean técnicas de aprendizaje profundo sobre las imágenes de resonancia magnética.

La base fisiológica del algoritmo es un hecho bien conocido: los niños que padecen autismo tienen un mayor volumen cerebral que los que no lo padecen. Lo interesante del algoritmo es que en una etapa muy temprana (a los seis meses) ya es capaz de predecir a partir de datos de imagen del cerebro si el niño va a padecer autismo con una precisión bastante aceptable. Esto tiene el potencial de permitir comenzar en una etapa muy temprana el tratamiento.

Creada en España una bioimpresora 3D capaz de imprimir piel humana

Enero 29, 2017

Una colaboración entre varios organismos de investigación y la empresa BioDan ha permitido construir una bioimpresora 3D capaz de crear piel humana totalmente funcional. La impresora funciona de un modo similar a cualquier impresora 3D pero emplea un conjunto de cuatro "biotintas" diferentes para crear la piel humana. Esta piel está formada por una capa externa (la epidermis) cuya misión es proteger el cuerpo contra el medio exterior, y una capa interna más gruesa (la dermis). La deposición mediante la impresora de las distintas biotintas permite la construcción de la piel a una velocidad y un precio que permitirá su creación con aplicaciones comerciales.

Estas aplicaciones comerciales pueden ser múltiples: puede emplearse para trasplantarse a pacientes grandes quemados (en este caso la piel se imprimiría con células crecidas a partir de células madres del paciente) o usarse para tests de productos químicos o cosméticos. José Luis Jorcano, jefe de la Unidad Mixta CIEMAT/UC3M de Ingeniería Biomédica y uno de los investigadores involucrados en la construcción de la impresora, afirma que tanto la cantidad de piel, como los tiempos de producción y los precios permitirán todas estas aplicaciones.

Actualmente la impresora se encuentren fase de aprobación por parte de autoridades de la Unión Europea para poder usarse en pacientes, siendo el primer objetivo pacientes grandes quemados para realizar trasplantes de piel construida con la propia impresora, y no cultivada manualmente en laboratorio como se suele hacer ahora. La empresa Biodan a Licenciado la tecnología que está trás de esta impresora y es la primera empresa interesada en llevar al mercado este avance.

Bajo estas líneas os dejamos un vídeo donde varios investigadores que han participado en la creación de la impresora hablan sobre ella.

AVACES EN LA BIOTECNOLOGÍA EN LOS PULMONES

Ya que previamente hemos realizado una disección de pulmón, os aportamos una noticia relacionado con este órgano. En la biotecnología, en concreto en los pulmones, han habido diversos avances, pero seguramente el más llamativo es este:

Un pulmón artificial consigue “respirar” en ratas.

Una vez trasplantadas en las ratas, funcionaron durante alrededor de seis horas, aunque de manera imperfecta.

Investigadores de EEUU han creado un primitivo pulmón artificial con el que unas ratas pudieron respirar durante varias horas. Según ellos, esto podría ser un paso en el desarrollo de nuevos órganos a partir de las propias células de un paciente.

El hallazgo, publicado en la revista Nature Medicine, es el segundo realizado en un mes por investigadores en busca de formas de regenerar las células de los pulmones normales.

En el último estudio, Harald Ott y sus colegas del Massachusetts General Hospital y la Harvard Medical School en Boston retiraron las células de los pulmones de unas ratas para dejar un andamio o matriz.

Las mezclaron en un biorreactor, junto con varios tipos de células pulmonares humanas, generando presiones que simulan la presión que hay en el interior del cuerpo para lograr que el pulmón funcione y sea flexible.

Según informó el equipo de Ott, las células se instalaron y crecieron hasta convertirse en diferentes tipos de tejidos presentes en un pulmón.

Los investigadores afirmaron que se podría realizar el experimento con células madre más inmaduras, las células maestras del cuerpo. Esto podría incluir las células madre embrionarias, capaces de madurar y convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo o en células madre pluripotentes inducidas (células comunes con genes añadidos para hacer que se comporten como células madre flexibles).

El mercado potencial es amplio; decenas de empresas se están introduciendo ya en el campo de la medicina regenerativa, al igual que lo están haciendo laboratorios académicos como los de Harvard.

  Un equipo de la Universidad de Yale, en Connecticut, implantó tejido pulmonar modificado mediante ingeniería en ratas, lo que ayudó a los animales a respiran durante dos horas.