Regular un corazón que funciona de forma irregular ha requerido durante mucho tiempo que los cirujanos implanten permanentemente cables metálicos y baterías en el interior del tórax del paciente. Ahora, los investigadores han descubierto cómo controlar el ritmo cardíaco desde el exterior utilizando únicamente el sonido.
Mediante la modificación genética del tejido cardíaco para que pueda “escuchar” ondas acústicas específicas, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un dispositivo portátil de ultrasonido del tamaño de un sello que regula el ritmo cardíaco con éxito sin necesidad de incisiones. Este enfoque revoluciona décadas de consenso en cardiología; en lugar de implantar maquinaria para estimular físicamente el músculo cardíaco, los médicos pronto podrían combinar una única inyección de terapia génica con un sencillo parche externo para controlar las arritmias.
Cambiar la cirugía por el sonido
Cada año, cirujanos de todo el mundo implantan aproximadamente un millón de marcapasos para corregir arritmias cardíacas. Estos dispositivos, alimentados por batería, se implantan profundamente en el tórax, donde envían impulsos eléctricos estabilizadores directamente al músculo cardíaco. Si bien el tratamiento salva vidas, la cirugía necesaria expone a los pacientes a riesgos graves, como infecciones persistentes, hemorragias y el inevitable deterioro físico del dispositivo implantado.
Ni siquiera los avances quirúrgicos más recientes pueden eliminar el dispositivo. Los cardiólogos del Hospital Haga, por ejemplo, perfeccionaron recientemente la forma de introducir el marcapasos en el cuerpo, dirigiéndolo a través de una vena del cuello en lugar de la ingle. Si bien esta técnica quirúrgica actualizada reduce significativamente el dolor y el sangrado, el paciente aún regresa a casa con un dispositivo implantado permanentemente.
La alternativa del equipo del MIT evita por completo la barrera cutánea. Su parche de hidrogel se adhiere directamente al pecho y emite pequeños pulsos acústicos a través del tejido hasta el músculo cardíaco.
“Los marcapasos son uno de los implantes humanos más importantes y utilizados, y han salvado millones de vidas”, afirma Gengxi Lu, investigador del MIT y coautor del estudio. “Pero son invasivos y entran en contacto directo con el corazón latiendo. El sueño durante muchos años ha sido la estimulación cardíaca no invasiva mediante ultrasonidos”.
Para lograr que el corazón respondiera a esos latidos, el equipo recurrió a una técnica relativamente nueva llamada sonogenética. De forma similar a como la optogenética modifica las células para que reaccionen a la luz, la sonogenética modifica genéticamente las células para que respondan a las ondas sonoras.
Los ingenieros manipularon células cardíacas humanas para producir receptores acústicos específicos, conocidos como canales iónicos MscL-G22S. Cuando las ondas ultrasónicas inciden sobre estos canales modificados, estos se abren y permiten que el calcio inunde la célula. Esta repentina entrada de calcio es el desencadenante que fuerza al músculo cardíaco a contraerse y latir.
Preparando el corazón
En el laboratorio, las células cardíacas humanas modificadas genéticamente latían al ritmo perfecto de los pulsos de ultrasonido, mientras que las células no modificadas simplemente ignoraban el sonido. Para trasladar esta tecnología a pacientes humanos, los médicos primero administrarían un inductor biológico. El paciente recibiría una única inyección de terapia génica, similar a una vacuna, que instruye al músculo cardíaco para que genere los receptores acústicos necesarios.
Los investigadores demostraron que el sistema funciona en ratas vivas que sufrían de arritmias cardíacas. Tras administrarles el tratamiento genético, el equipo les colocó parches de ultrasonido en miniatura en el pecho. Las ondas acústicas restablecieron rápidamente un ritmo cardíaco regular. El parche se dirigió al tejido con extrema precisión y reguló de forma segura el corazón de los animales durante sus actividades diarias durante más de ocho meses. Para garantizar que la tecnología sea aplicable a humanos, los ingenieros también probaron con éxito el dispositivo en corazones de cerdos grandes.
El grupo del MIT planea ahora combinar este parche de estimulación cardíaca con sus sensores portátiles anteriores, diseñados para obtener imágenes de órganos internos. Este futuro dispositivo funcionaría como un centinela totalmente automatizado: monitorizaría continuamente el corazón, detectaría cualquier anomalía y enviaría instantáneamente ondas de ultrasonido dirigidas para corregir el ritmo.
“Creemos que algún día podríamos tener pegatinas en el cuerpo que permitan obtener imágenes a largo plazo de las profundidades del organismo y también realizar estimulación con efectos terapéuticos, de forma no invasiva y en circuito cerrado”, afirma Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica en el MIT.
Fuente: ZME Science.
