Crean en Stanford una herramienta no invasiva que combina ultrasonido, nanopartículas, IA y CRISPR para la edición genética del cerebro
El método desarrollado por la Universidad de Stanford permite activar editores genéticos mediante pulsos de ultrasonido localizados y nanopartículas emisoras de luz, ofreciendo una precisión espacial inédita para tratar patologías neurológicas sin cirugía.
Un equipo multidisciplinar de investigadores del Instituto Wu Tsai de Neurociencias de la Universidad de Stanford ha desarrollado una técnica que permite activar y controlar la edición genética mediante CRISPR de forma espacialmente precisa y no invasiva.
El avance, publicado en la revista Cell, utiliza una combinación de ultrasonido focalizado, nanopartículas fotosensibles e ingeniería de proteínas fotosensibles para modificar genes en zonas específicas del cerebro de ratones sin requerir implantes ni intervenciones quirúrgicas invasivas.
Liderado por el profesor asociado de ingeniería de materiales Guosong Hong y el profesor de neurobiología y bioingeniería Michael Lin, el proyecto resuelve el dilema histórico de la terapia génica tradicional, la cual tiende a editar secuencias de ADN de manera sistémica en todo el organismo.
Mecanismo de acción: Ultrasonido, conversión lumínica y Cas12f
Dado que la luz directa no se propaga a través de tejidos biológicos densos como el cráneo, el equipo combinó principios de optogenética con la penetración profunda de las ondas acústicas:
- Nanopartículas fotosensibles: El grupo de Hong diseñó nanopartículas que circulan por la corriente sanguínea y emiten luz al ser alcanzadas por ondas de ultrasonido focalizado de baja intensidad, evitando daños térmicos en los tejidos.
- Editor compacto Cas12f: El laboratorio de Lin optimizó una variante fotosensible miniaturizada de la proteína CRISPR, la Cas12f, con el tamaño idóneo para empaquetarse en un único vector viral de entrega biológica.
- Precisión unilateral: En ensayos con ratones modificados genéticamente, los investigadores aplicaron ultrasonido únicamente en un hemisferio cerebral. Las nanopartículas locales emitieron destellos lumínicos que activaron la enzima Cas12f, logrando la edición genética exclusiva en el lado estimulado mientras el lado opuesto permaneció intacto.
Potenciales aplicaciones terapéuticas y visión de futuro
Uno de los principales campos de aplicación clínica proyectados para esta tecnología reside en el tratamiento del dolor neuropático crónico. En la actualidad, el silenciamiento de genes de canales de sodio mediante CRISPR suele adormecer el sistema nervioso de manera global; con la nueva técnica, los médicos podrían apagar dichos receptores únicamente en las regiones cerebrales o nerviosas responsables del foco del dolor.
De cara al futuro, el equipo de Stanford trabaja en dos vertientes paralelas: el desarrollo de variantes que permitan la regulación o represión temporal de genes sin alterar la secuencia nativa de ADN, y la creación de un dispositivo de ultrasonido portátil (wearable) que permita controlar la actividad genética en modelos animales mientras se desplazan libremente, facilitando el estudio de comportamientos neurológicos en tiempo real.