Los genes humanos pueden controlarse con electricidad

Una tecnología experimental diseñada por científicos suizos utilizó pequeños pulsos de electricidad para desencadenar la producción de insulina en ratones, con tejidos pancreáticos humanos especialmente diseñados. Lo llaman una interfaz "electrogenética" y podría usarse para poner en acción los genes objetivo cuando necesitamos estimular un cambio en el organismo, mediante dispositivos electrónicos que interactúen directamente con el cuerpo humano, como los sensores que se usan actualmente para medir indicadores de la salud.

Un grupo de investigadores liderado por el Dr. Martin Fussenegger, científico de ETH Zurich y la Universidad de Basilea, en Suiza, desarrolló un sistema que utiliza electricidad de corriente continua, en forma de baterías o bancos de baterías portátiles, para “encender” un gen en células humanas del páncreas incorporadas en ratones, logrando estimular la producción extra de insulina en roedores que sufren diabetes. El avance, publicado en la revista Nature Metabolism, podría ser el primer paso para la creación de dispositivos portátiles capaces de “reparar” el cuerpo humano o detener enfermedades.

Dispositivos portátiles que nos curan

Los dispositivos electrónicos portátiles se están volviendo cada vez más importantes en el campo de la adquisición de datos de salud de las personas, acumulando información destinada a futuras intervenciones médicas personalizadas. Sin embargo, estos dispositivos portátiles, denominados técnicamente wearables, “aún no pueden programar directamente terapias basadas en genes debido a la falta de una interfaz electrogenética directa. Aquí proporcionamos el eslabón perdido para lograrlo”, según indican los autores en el nuevo estudio y resume un artículo publicado en Science Alert.

La nueva tecnología de regulación accionada por corriente continua (DART, según las siglas en inglés) logra unir la tecnología digital de los dispositivos electrónicos con la tecnología analógica de nuestros cuerpos biológicos, específicamente al poder controlar los interruptores genéticos de “encendido o apagado”, que estimulan o reducen la actividad de determinados genes en las células.

En el experimento se implantaron células pancreáticas humanas en ratones con diabetes tipo 1, que luego se estimularon con una corriente eléctrica continua, aplicada mediante agujas de acupuntura. La electricidad generó niveles no tóxicos de especies reactivas de oxígeno y moléculas energéticas que, cuando se manejan adecuadamente, pueden iniciar un proceso que activa células diseñadas para responder al cambio requerido en la química del organismo. 

Regulación genética con escaso gasto energético

Al regular el ADN o ácido desoxirribonucleico de la célula, o sea su información genética fundamental, “jugando” con las moléculas que encienden o apagan determinados procesos genéticos, la nueva tecnología puede ayudar potencialmente con una variedad de condiciones de salud afectadas por la genética.

Por ejemplo, fomentar la producción de insulina directamente podría mejorar la calidad de vida de las personas que sufren diabetes. En el estudio, los investigadores pudieron lograr que los niveles de azúcar en la sangre de los ratones diabéticos pueda volver al rango normal a través de este método, que en el futuro podría aplicarse en seres humanos.

Pero el nuevo dispositivo podría tener múltiples aplicaciones más allá de esta, al actuar directamente en nuestra genética. Aunque nacemos con un determinado conjunto de genes y nuestro código genético permanece prácticamente sin cambios durante nuestra vida, la forma en que se expresan o activan estos genes puede cambiar a medida que envejecemos o modificamos nuestros hábitos. En consecuencia, la tecnología DART podría proporcionar potencialmente un medio eficaz para deshacer o estimular algunos de estos cambios, en función de su carácter positivo o negativo para nuestra salud.

De acuerdo a un artículo publicado en Singularity Hub, una ventaja de la nueva tecnología que entusiasma a sus creadores es su eficiencia energética, un aspecto crucial para que sea posible incorporarla en dispositivos electrónicos portátiles. Como la configuración técnica requiere muy poca energía, tres baterías AA podrían ser suficientes para aplicar una inyección diaria de insulina durante más de cinco años con este método, según concluyeron los científicos. 

Referencia

An electrogenetic interface to program mammalian gene expression by direct current. Martin Fussenegger, Jinbo Huang et al. Nature Metabolism (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7