La investigación muestra resultados prometedores para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson
octubre 12, 2021Los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han encontrado una manera de hacer que la estimulación cerebral profunda (DBS) sea más precisa, con efectos terapéuticos que duran más que los disponibles actualmente. El trabajo, dirigido por Aryn Gittis y sus colegas del Gittis Lab de CMU, avanzará significativamente en el estudio de la enfermedad de Parkinson. El artículo fue publicado hoy en Science.
DBS permite a los investigadores y médicos utilizar electrodos delgados implantados en el cerebro para enviar señales eléctricas a la parte del cerebro que controla el movimiento. Es una forma comprobada de ayudar a controlar los movimientos no deseados del cuerpo, pero los pacientes deben recibir estimulación eléctrica continua para aliviar sus síntomas. Si se apaga el estimulador, los síntomas reaparecen inmediatamente.
Gittis, profesor asociado de ciencias biológicas en Mellon College of Science y profesor del Instituto de Neurociencia, dijo que la nueva investigación podría cambiar eso.
«Al encontrar una manera de intervenir que tenga efectos duraderos, nuestra esperanza es reducir en gran medida el tiempo de estimulación, minimizando así los efectos secundarios y extendiendo la vida útil de la batería de los implantes», dijo Gittis.
Gittis preparó el escenario para este enfoque terapéutico en 2017, cuando su laboratorio identificó clases específicas de neuronas dentro de los circuitos motores del cerebro que podrían tener como objetivo proporcionar un alivio duradero de los síntomas motores en los modelos de Parkinson. En ese trabajo, el laboratorio utilizó optogenética, una técnica que utiliza la luz para controlar neuronas modificadas genéticamente. Sin embargo, la optogenética no se puede utilizar actualmente en seres humanos.
Desde entonces, ha intentado encontrar una estrategia que se traduzca más fácilmente en pacientes con enfermedad de Parkinson. Su equipo encontró éxito en ratones con un nuevo protocolo de DBS que utiliza ráfagas cortas de estimulación eléctrica.
«Este es un gran avance con respecto a otros tratamientos existentes», dijo Gittis. “En otros protocolos de DBS, tan pronto como se apaga la estimulación, los síntomas regresan. Esto parece proporcionar beneficios más duraderos, al menos cuatro veces más que la estimulación cerebral profunda convencional.
En el nuevo protocolo, los investigadores se dirigen a subpoblaciones neuronales específicas en el globo pálido, un área del cerebro en los ganglios basales, con breves ráfagas de estimulación eléctrica. Gittis dijo que los investigadores han estado tratando durante años de encontrar formas de proporcionar estimulación específicamente para el tipo de célula.
«Este concepto no es nuevo. Usamos un enfoque «de abajo hacia arriba» para guiar la especificidad del tipo de célula. Estudiamos la biología de estas células e identificamos las entradas que las impulsan. Encontramos una debilidad que nos permitió utilizar la biología subyacente «, dijo.
Teresa Spix, la primera autora del artículo, dijo que si bien hay muchas teorías sólidas, los científicos aún no comprenden completamente por qué funciona la DBS.
“Estamos jugando con la caja negra. Todavía no entendemos cada parte de lo que está sucediendo allí, pero nuestro enfoque de ráfagas cortas parece proporcionar un mayor alivio de los síntomas. El cambio en el modelo nos permite influir en los tipos de células de manera diferente «, dijo.
Spix, quien defendió su Ph.D. en julio, está entusiasmado con el vínculo directo que tiene esta investigación con los ensayos clínicos.
“Muchas veces, quienes trabajamos en laboratorios de investigación científica básica no necesariamente tenemos mucho contacto con pacientes reales. Esta investigación comenzó con preguntas muy básicas sobre circuitos, pero ha dado lugar a algo que podría ayudar a los pacientes en un futuro cercano ”, dijo Spix.
A continuación, los neurocirujanos de Allegheny Health Network (AHN) de Pittsburgh utilizarán la investigación de Gittis en un estudio sobre seguridad y tolerabilidad en humanos. Nestor Tomycz, cirujano neurológico de AHN, dijo que los investigadores pronto comenzarán un estudio cruzado aleatorio, doble ciego, en pacientes con enfermedad de Parkinson idiopática. Se hará un seguimiento de los pacientes durante 12 meses para evaluar las mejoras en los síntomas motores de la enfermedad de Parkinson y la frecuencia de los eventos adversos.
“Aryn Gittis continúa realizando una investigación espectacular que está aclarando nuestra comprensión de la patología de los ganglios basales en los trastornos del movimiento. Estamos encantados de que su investigación sobre estimulación explosiva muestre potencial para mejorar la estimulación cerebral profunda, que ya es una terapia establecida y eficaz para la enfermedad de Parkinson ”, dijo Tomycz.
Donald Whiting, director médico de AHN y uno de los principales expertos del país en el uso de DBS, dijo que el nuevo protocolo podría abrir la puerta a tratamientos experimentales.
“Aryn nos está ayudando a resaltar en el modelo animal las cosas que cambiarán el futuro de lo que hacemos por nuestros pacientes. En realidad, está ayudando a evolucionar el tratamiento de la atención de la enfermedad de Parkinson durante las próximas décadas con su investigación ”, dijo Whiting.
Tomycz estuvo de acuerdo. «Este trabajo realmente ayudará a diseñar la tecnología futura que estamos usando en el cerebro y nos ayudará a obtener mejores resultados para estos pacientes».
Los coautores adicionales del estudio son Shruti Nanivadekar, Noelle Toong, Irene M. Kaplow, Brian R. Isett, Yazel Goksen y Andreas R. Pfenning.
La investigación fue financiada por la Fundación Richard King Mellon, el Programa Lane Fellows, la Fundación Michael J. Fox y los Institutos Nacionales de Salud.
Basado en cómo se representan otros conceptos de la física en términos de dimensiones subyacentes, un modelo matemático puede predecir con precisión el patrón de activación cerebral de un nuevo concepto como la materia oscura.
