Medicina bioelectrónica. Electricidad con fines terapéuticos

Mi primer acercamiento a la medicina bioelectrónica tuvo lugar en la Universidad de Texas en Dallas, en donde me incorporé a un grupo de investigación multidisciplinario en el Departamento de Bioingeniería. Me impactó el hecho de que la integración de la neurociencia, la bioingeniería y la ciencia de materiales pudiera conducir al desarrollo de terapias para una amplia gama de condiciones clínicas como la epilepsia, trastornos del neurodesarrollo y trastornos autonómicos.

Mi formación en neurociencia comenzó en el Instituto de Neurobiología de la UNAM, donde obtuve la maestría en neurobiología y el doctorado en ciencias biomédicas. No sólo adquirí ahí experiencia en investigación sobre el funcionamiento del sistema nervioso, sino que también nació mi curiosidad por explorar cómo podemos modular su función con fines terapéuticos.

Actualmente realizo investigación en el Instituto de Investigación Neurológica Jan y Dan Duncan, una entidad colaborativa entre la Escuela de Medicina Baylor y el Hospital Infantil de Texas, ubicada en el Centro Médico de Texas. Utilizo modelos animales de epilepsia, hipertensión arterial y apnea obstructiva del sueño para implantar dispositivos bioelectrónicos con el fin de estudiar mecanismos biológicos y desarrollar nuevas terapias.

¿QUÉ ES LA MEDICINA BIOELECTRÓNICA?
También conocida como neuromodulación eléctrica [ver p. 310 en este número], la medicina bioelectrónica está transformando a la medicina moderna e involucra el uso de tecnologías biomédicas implantables para aplicar corrientes eléctricas controladas en áreas específicas del sistema nervioso con el fin de tratar enfermedades o restaurar funciones en ciertas partes del cuerpo. El sistema nervioso incluye no sólo al cerebro sino también a los nervios periféricos que controlan funciones tanto voluntarias como autónomas. El sistema nervioso voluntario nos permite mover nuestro cuerpo con alta precisión y percibir estímulos de nuestro entorno como olores, colores o texturas. El sistema nervioso autónomo controla la función de órganos vitales, como el latido del corazón y la respiración continua de los pulmones. 

Medicina bioelectrónica, un campo emergente que utiliza electricidad como una forma de terapia para distintas condiciones clínicas

A pesar de que la terapia eléctrica ha recibido mayor atención en las últimas décadas, la práctica se ha registrado desde la antigüedad, cuando se descubrió que tocar peces eléctricos (por ejemplo lampreas) podía proporcionar alivio temporal del dolor. 

Quizás el hecho de que las terapias eléctricas tardaran tanto en emerger, a pesar de las observaciones de hace siglos, se podría atribuir al auge de la industria farmacéutica, que incluye el desarrollo de antibióticos, analgésicos y otros medicamentos que serían sustituidos por terapias alternativas. A finales del siglo XX se implementó la estimulación de la médula espinal para el dolor crónico mediante dispositivos implantables lo que constituye la base de la neuromodulación moderna. El desarrollo de la estimulación cerebral profunda amplió aún más el campo, especialmente después de su éxito en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, lo que condujo a su uso en el tratamiento de la epilepsia y de diversos trastornos neurológicos y psiquiátricos. Estudios recientes sugieren que la combinación de terapias farmacológicas y eléctricas podría en gran medida mejorar los resultados clínicos en el futuro.

La medicina bioelectrónica presenta desafíos únicos: es un campo multidisciplinario que reúne a expertos de la neurociencia, la ingeniería, la práctica clínica, la informática y otras áreas. Implica no sólo entender cómo funcionan las enfermedades, sino también analizar grandes cantidades de datos para comprender mejor los mecanismos, mejorar los tratamientos y crear materiales biocompatibles para desarrollar tecnologías implantables.

Figura 1. Neuromodulación

La terapia de neuromodulacion reduce epilepsia en el cerebro de un ratón. a) Ratón con epilepsia, implantado con un electrodo para estimulación eléctrica. b) y c), ejemplos de registro de actividad neuronal en el lóbulo temporal del cerebro de dos ratones con epilepsia, uno de ellos (c) tratado con terapia de estimulación eléctrica, muestra disminución de actividad epilóptica.
Alejandra González, Baylor College of Medicine

La era moderna de este campo ha conducido al desarrollo de nuevos estimuladores implantables y a la identificación de nuevos objetivos terapéuticos, uno de los cuales es el nervio vago, un nervio autónomo que conecta el cerebro con los órganos periféricos. Se ha demostrado que la estimulación del nervio vago alivia la epilepsia, lo que llevó a su primera aprobación clínica en Europa en 1994. Este tratamiento también ha demostrado ser útil para pacientes con transtorno de depresión mayor resistente a los fármacos. Aunque los mecanismos aún no se comprenden completamente, se cree que la reducción de la inflamación tanto en el cerebro como en la periferia podría representar un papel clave. Además, se ha demostrado que la estimulación del nervio vago reduce la inflamación en condiciones como sepsis, asma y enfermedad inflamatoria intestinal. En 2020 este tratamiento fue aprobado como intervención de emergencia durante la pandemia de COVID-19 para ayudar a las personas con asma a reducir la inflamación y mejorar las dificultades respiratorias.

La medicina bioelectrónica está experimentando un rápido crecimiento con el objetivo principal de identificar blancos terapéuticos precisos para mejorar la salud y la calidad de vida de los pacientes. Aunque siguen existiendo desafíos importantes, los avances rápidos en tecnología ofrecen una gran perspectiva para el desarrollo de terapias más efectivas.

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