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Optogenetics del uso de los investigadores para tratar dolor crónico

El pinchazo del dedo de una espina genera una reacción sensorial inmediata. En eso inmediato, las neuronas en el sitio del daño encienden una señal eléctrica a lo largo de una fibra de nervio al sistema nervioso central. Nuestras notas del cerebro para evitar otros encuentros con las espinas y el insulto doloroso se desploman.

Pero algunas condiciones de salud causan el dolor que es crónico, debilitando, y confundiendo a menudo. El dolor puede originar en órganos profundamente dentro de la carrocería y puede afectar a su función. Un curso largo del remedio para tratar el malestar podía tener efectos secundarios indeseables, incluyendo dependencia de la droga.

El síndrome intersticial del dolor de la cistitis/del diafragma es una condición que afecta a millones en los Estados Unidos solamente. Ésos afectaron al malestar abdominal de la experiencia que aumenta mientras que su diafragma llena, que a su vez causa urgencia y frecuencia urinarias excesivas. Dentro de la última década, los neurólogos que estudiaban este síndrome y otras condiciones neurológicas han girado a una técnica biológica llamada el optogenetics, que utiliza terapia génica y la luz para girar las neuronas por intervalos, y potencialmente apagar señales crónicas del dolor.

Para lograr un efecto optogenetic, los investigadores pueden inducir la expresión de proteínas sensibles a la luz, llamada los opsins, en las neuronas que detectan dolor. Opsins se puede derivar de algas o de otros organismos, pero también es parte de la maquinaria del aro esa luz de sentidos. Porque pueden ser sintonizados a las longitudes de onda específicas de la luz, tienen un papel prometedor a jugar en tratar una variedad de condiciones que impliquen las células excitables que producen impulsos electroquímico cargados, tales como neuronas y fibras de músculo. En neuronas dolor-que detectan, los opsins se pueden utilizar para activar o para desactivar las señales del dolor que vienen del sistema nervioso periférico.

En un estudio publicado en la aplicación del 22 de noviembre de 2017 partes científicos, los investigadores con el financiamiento del instituto nacional de la proyección de imagen biomédica y la bioingeniería (NIBIB) denunciaron el primer uso del optogenetics de reducir dolor del diafragma. Sus resultados en ratones ofrecen la esperanza de la terapia humana muy necesaria.

“Este estudio representa una nueva tecnología compleja con potencial enorme de entender cómo el sistema nervioso periférico obra recíprocamente con el diafragma, llevando a las nuevas terapias para manejar la función del diafragma y dolor,” dijo a Michael Wolfson, Ph.D., director del programa de NIBIB en aparatos médicos implantables y assistive.

En su estudio, las personas de la Facultad de Medicina de la universidad de Washington en St. Louis y la Universidad de Illinois en el Urbana-Chamán realizaron pruebas con los ratones criados con las proteínas sensibles a la luz del opsin expresadas en neuronas dolor-que detectaban. También implantaron algunos ratones con los dispositivos del diodo pequeño, flexible, (LED) electroluminoso que son inalámbrico controlados. Moviendo de un tirón el en-interruptor del LED, activaron el opsin, que impuso silencio a la señal neuronal, dando por resultado el alivio del dolor para los animales. En un estudio anterior, mostraron que la aproximación podría controlar dolor en las extremidades de ratones; en el actual estudio, los investigadores probaron si un sistema optogenetic similar se podría utilizar para controlar las neuronas profundamente dentro de la carrocería, con los ratones afectados por dolor del diafragma.

autor Roberto Co-mayor W. Gereau IV, doctorado, es el Dr. Seymour y Rose T. Brown profesor del Anesthesiology y director del centro de dolor de la universidad de Washington. Sus personas estudian los mecanismos celulares y moleculares del dolor crónico y colaboran con los clínicos cuyos el desorden afectan a pacientes. Utilizan a los “urólogos a ocuparse de los problemas que originan en el diafragma, y prevalecer las hipótesis una es que este problema es en gran parte una disfunción del sistema nervioso,” él dijo. “Esta aproximación optogenetic podía ser una manera droga-libre de hacer una cuadra de nervio local que venía del diafragma.”

autor Juan Co-mayor A. Rogers, doctorado, profesor de la ciencia material y de la ingeniería en la Universidad de Illinois, diseñó los dispositivos implantados del LED usados en el estudio. Sus estructuras miniaturizadas, los dispositivos implantables inalámbrico movidos por motor que son flexibles y estirables, así que ellas de las personas no impiden el movimiento de los animales. Habían desarrollado previamente los dispositivos implantados en el cráneo de los ratones que interconectaron directamente con los cerebros de los animales de laboratorio.

“Podíamos desarrollar los dispositivos completo implantables para el mando inalámbrico y el lanzamiento de la luz a las regiones apuntadas, de tejido blando de los animales, que era el diafragma en este caso,” Rogers dijo. “Estos sistemas son únicos en sus diseños ultrafinos, flexibles; su operación batería-libre; y su uso de los diodos electroluminosos de la microescala, de tal modo habilitando la operación estable en el animal, sin cualquier efectos nocivos mensurables durante muchos meses.”

Los investigadores realizaron un equipo de pruebas usando los ratones cuyo genoma había sido modificado para expresar un opsin que es responsivo a la luz verde. Diseñaron un experimento para utilizar estos dispositivos inalámbricos del LED para activar el opsin, llevando a imponer silencio de la neurona dolor-que detectaba, pero solamente en el área seleccionada del diafragma.

Los investigadores realizaron tres pruebas en ratones. En el primer, registraron señales electrónicas de la reacción del abdominal-músculo durante un procedimiento de llenar el diafragma. Ambos ratones normales y los ratones criados con el gen sensible a la luz del opsin fueron incluidos en la prueba. Cuando la luz del LED de un cable de fibra óptica iluminó el diafragma, las mediciones de la señal electrónica mostraron que los ratones genético modificados recibieron alivio del dolor durante la exposición luminosa.

Los investigadores después realizaron una prueba para medir el dolor remitido, en el cual el dolor se asierra al hilo en una situación diferente del sitio original del estímulo. En este caso, el dolor del diafragma se asierra al hilo en la pared de abdomen. Los “pacientes que tienen síndrome del dolor del diafragma son extremadamente sensibles ejercer presión sobre en el abdomen,” Gereau dijo. “Usted puede medir hipersensibilidad cuantitativo usando la presión mecánica sobre el abdomen.” En esta prueba, los animales con la proteína del opsin recibieron la revocación total del dolor remitido.

Diseñaron otra prueba para determinar si los ratones con dolor del diafragma responderían al alivio del dolor de la activación de un implante inalámbrico del LED. Los investigadores colocaron ratones en un laberinto de forma de V, donde los animales podrían moverse libremente a partir de un extremo al otro, mientras que una cámara registró sus movimientos. Ratones sin dolor del diafragma; si con un opsin sensible a la luz o no los criaron; fiable prefirió amontonar cualquier esquina distante del laberinto, sin la preferencia por el lado del laberinto donde el LED fue girado. Los “ratones tienen gusto de ocultar en las esquinas de estas cosas,” Gereau explicaron.

Las personas observaron resultados mucho diversos para otro equipo de ratones que experimentaban dolor del diafragma. Ésos sin una proteína sensible a la luz del opsin encontraron una esquina al azar para amontonar. Pero ésos con la proteína sensible a la luz del opsin y un LED implantado prefirieron el extremo del laberinto en el cual los investigadores inalámbrico activaron el LED.

“Los ratones están en este laberinto por 20 minutos y votan con sus pies donde quieren estar,” Gereau dijeron. “A mi conocimiento, es la primera vez que ningunos de nosotros en el campo del dolor han podido demostrar convincentemente que un animal tiene dolor en curso que podemos relevar sobre una base del momento-por-momento.”

Para que la aproximación sea aplicada eventual al dolor crónico humano, los retos importantes en terapia génica necesitarían ser vencidos, pero el hardware podría estar listo muy pronto. “Utilizamos estimuladores implantables ya; tenemos estimuladores de la médula espinal, estimuladores periféricos del nervio, y estimuladores del profundo-cerebro; todas estas cosas se utilizan para tratar condiciones neurológicas,” Gereau dijo. “Estamos intentando subir con maneras seguras, no adictivas de tratar dolor.” Él preve que los pacientes podrían utilizar un Smart-teléfono app para ajustar la activación del LED implantado para regular su dolor crónico.

Pues otros en la comunidad de investigación del dolor del diafragma han aprendido sobre el revelado innovador del dispositivo por las personas, ha habido interés al usar su tecnología inalámbrica del implante del LED. Tanto como 60 otros equipos de investigación han comenzado usando los dispositivos en experiencias con animales. “Estos dispositivos son fáciles de implantar, y pueden operar robusto y seguro en casi cualquier región del animal,” Rogers dijo. “La estructura de costos es tal que pueden ser vistos como plataformas no reutilizables, disponibles esa horma esencialmente para siempre mientras que en el animal. Tenemos algunos que todavía estén operando en ciertos ratones que implantamos hace casi dos años, y no hemos visto ninguna problemas.”