El hacker de la visión

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De niña, Christina Fasser podía esquiar, pero le costaba jugar al tenis. También mostraba cierta dificultad para encontrar cosas en la oscuridad. “Pensaba que era torpe”- explica. “No soy tan buena como el resto.”

Entonces llegaron las noticias. Con 13 años, le diagnosticaron retinitis pigmentaria, una enfermedad ocular degenerativa que provoca daños en las células de la retina. Para Christina, la enfermedad explicaba muchas cosas. No era torpe, sino que tenía ceguera nocturna y carecía de la visión en tres dimensiones necesaria para practicar deportes con pelota.

“Si naces con una restricción en el campo visual, no tienes ni idea de lo que significa tener una visión completa”

No hay terapias efectivas disponibles para la retinitis pigmentaria de Christina. Y lo mismo sucede para los pacientes con otros trastornos retinianos hereditarios que degeneran las células fotosensibles de la retina (los bastones y los conos) como la amaurosis congénita de Leber y el Síndrome Usher; aunque se están realizando ensayos clínicos  para algunas de estas enfermedades. Aproximadamente, 2 millones de personas en todo el mundo padecen estas enfermedades y las discapacidades que llevan asociadas, según un estudio del Instituto de la Visión de París.

Sin embargo, ahora se abre una posibilidad gracias a la investigación, especialmente la de Botond Roska, un neurobiólogo del Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) de Basilea, Suiza, un centro de investigación afiliado a los Institutos Novartis de Investigación Biomédica  (NIBR, por sus siglas en inglés) y a la Universidad de Basilea. Roska ha averiguado que la retina, un tejido fotosensible que recubre el ojo, es en realidad un complejo y asombroso ordenador biológico. Como resultado, Roska se ha convertido en una especie de pirata informático de la visión, que utiliza las herramientas proporcionadas por la neurociencia y la genética para realizar una ingeniería inversa de la retina y comprender su funcionamiento así como averiguar cómo reparar los daños provocados por la enfermedad.

Comprender la pérdida de visión

A mediados de los 90, cuando Roska salió de la facultad de Medicina se sentía incómodo, pues como médico, en ocasiones, tenía que recomendar a sus pacientes terapias que no podía explicar. “Esto no es lo que yo quiero hacer”- explica. “Yo quería comprender.”

Por este motivo, Roska volvió a estudiar. Había estudiado Matemáticas antes de entrar en la Facultad  de Medicina y la Oftalmología le abrió una posible vía de combinar ambas especialidades. En la Universidad de California, Berkeley, inició una búsqueda, que se ha alargado durante décadas, para conseguir  conocer a fondo los secretos de la retina . “Botond formuló preguntas con una mentalidad totalmente imparcial. Posee un impresionante conocimiento de la materia, pero también está muy interesado en aplicar este conocimiento en beneficio de los pacientes,” afirma el oftalmólogo José-Alain Sahel, Director del Instituto de la Visión, y uno de los que más tiempo ha colaborad con Roska.

Roska desgranó las conexiones de la retina utilizando sensores que registraban las señales eléctricas enviadas a través de las células de bastones y de cono de la retina en respuesta a la luz. Este trabajo reveló que la retina contiene 10 capas distintas de células que forman un complejo procesador de señales que convierte un haz de fotones en docenas de pistas paralelas de vídeo. Estas pistas representan líneas, movimiento, sombras, color, etc., que posteriormente se agrupan en la corteza visual del cerebro a través del nervio óptico para ensamblarlas e interpretarlas.

Las enfermedades retinianas hereditarias interrumpen este proceso antes de su inicio, dañando las células fotosensibles y provocando la ceguera. Igual que ocurriría con un smartphone con la pantalla rota, las células que se conservan de la retina permanecen inactivas, esperando una señal. Estas enfermedades son el resultado de una mutación en un único gen, a pesar de que se han asociado diferentes genes con la amaurosis congénita de Leber y de que tenemos conocimiento de que más de 100 genes provocan la retinitis pigmentaria. Estas enfermedades progresan de forma distinta, pero todas degeneran los bastones y los conos, con el paso del tiempo.

Roska aprendió las técnicas genéticas necesarias para empezar a comprender cómo progresan estas enfermedades gracias a Connie Cepko, Profesor de Genética en la Harvard Medical School, como ayudante en la Universidad de Harvard en Cambridge, EE.UU, en 2002. En 2005, empezó sus investigaciones en su propio laboratorio en el FMI. Los investigadores del FMI se centran en fundamento científico que Roska considera esencial para el progreso. “Tienes que diseccionar los diferentes tipos de células y operaciones”- afirma Roska. “Con este conocimiento, obtienes perspectivas de posibles terapias.”

Una visión para recuperar la visión

Roska ha dejado atrás su carrera como médico pero, a medida que fue avanzando su conocimiento de la retina, vio la oportunidad. “Me di cuenta de que puedo volver a la Medicina”- afirma. “Puedo manipular la retina, pero ahora, quizás, en pacientes.”

Mientras que la enfermedad podría destrozar los bastones y los conos de la retina, las células que sobreviven permanecen conectadas al cerebro y proporcionan a los investigadores un punto de apoyo para la intervención terapéutica. 

“Si se pueden estimular las células restantes de la retina, se podría recuperar parte de la visión”- afirma Sahel.

En 2008, Roska empezó a investigar la posibilidad de hacer de nuevo sensibles a la luz las células de la retina utilizando la optogenética. La optogenética introduce instrucciones para la producción de proteínas, que la célula de forma natural no está programada para realizar. En este caso, el código de instrucciones para las proteínas fotosensibles se halló en las algas y las bacterias. Estas proteínas son simples: cuando notan la luz, inducen actividad eléctrica en la célula.

La técnica se utiliza en la investigación neurocientífica para probar la actividad interna del cerebro, pero en este caso, restablece la visión. “La retina humana es la aplicación perfecta para la optogenética”- afirma Roska. “Se ha perdido la fotosensibilidad y el objetivo es recuperarla.”

En primer lugar se centraron en las células bipolares, las capas de las células bajo los fotoreceptores, que muchas enfermedades genéticas que provocan ceguera destruyen. El experimento restableció la fotosensibilidad en ratones. En 2010, logró restablecer la fotosensibilidad de los conos dañados, aunque todavía vivos, en ratones con retinitis pigmentaria. “Junto con José Sahel y otros colaboradores, vamos a intentar trasladar ambos métodos a los humanos”- afirma.

Roska ha elegido utilizar proteínas fotosensibles de organismos simples, ya que el sensor de luz en humanos es un sistema mucho más complejo codificado por cerca de 20 genes. “Tenemos que ser modestos en nuestros objetivos”- afirma Roska. “Si este enfoque ayuda a los pacientes a ver la luz, será un punto de inicio.”

Hacia una mayor comprensión

Roska continúa tratando de comprender cómo las enfermedades alteran la retina humana, para seguir desarrollando nuevas terapias. “Todo empieza por el conocimiento”- afirma. “A partir de aquí, puedes avanzar.”

Una barrera a la que se ha enfrentado es el hecho de que algunas enfermedades retinianas en humanos no pueden ser modeladas en ratones. Por ejemplo, el Síndrome Usher provoca sordera y ceguera en humanos, pero los ratones con mutaciones análogas no pierden su visión. “La enfermedad no existe, por lo que no podemos estudiarla”- comenta Fasser.

Sin embargo, Roska ha logrado recientemente un descubrimiento importante que le permitió obtener retinas desarrolladas en laboratorio, réplicas completas en 3 dimensiones de retinas a partir de células madre humanas, y convertirlas en fotosensibles. Ahora puede utilizarlo para modelar retinas humanas y estudiar la enfermedad en humanos.

Los biólogos de Novartis y Roska están desarrollando nuevos modelos, de enfermedades retinianas, humanos como herramientas para el desarrollo de fármacos. Queda mucho por hacer para perfeccionar los modelos para este fin, aunque el proyecto motiva a Roska para realizar descubrimientos que finalmente ayuden a los pacientes.

Su trabajo ha abierto nuevas vías para la recuperación de la visión”

Para Fasser, los avances de Roska se traducen en esperanza. “Su trabajo ha abierto nuevas vías para la recuperación de la visión”- explica.

Christina, totalmente ciega en la actualidad, confía en las tecnologías modernas  para manejarse. Utiliza programas de lectura de texto, detectores de luz para alumbrar su casa para las visitas, y sensores de color para escoger la ropa y seleccionarla para la colada. Pero, como Presidenta del grupo de Retina International durante más de dos décadas, tiene un propósito más noble en su mente. “Encontrar una curación”- afirma.

La increíble retina

  • La retina tiene tan solo medio milímetro de grosor, prácticamente la mitad del grosor de un clip de papel de alambre, aunque en esta fina capa de material transparente opera un complejo ordenador biológico a diferentes niveles.
  • La retina funciona de forma similar a un programa de edición de vídeo avanzado, fraccionando la luz en docenas de pistas de vídeo especializadas: una para las líneas, otra para el movimiento, otra para el color... Y  las envía a través del nervio óptico a la corteza visual del cerebro para su ensamblaje.
  • Todos los procesos informáticos que se producen en la retina pasan en tiempo real; las imágenes fluyen sin interrupciones, a diferencia de los fotogramas que componen las películas y los programas de televisión.
  • Los extremos externos de los conos y los bastones, con forma cónica y de vara alargada, respectivamente, sobresalen desde la parte posterior de la retina, formando una superficie similar a un flequillo que percibe la luz que rebota en la pared trasera del ojo.
  • La superficie total de la retina (con un 70% de superficie esférica y alrededor de 26 cm2 de superficie) proporciona la visión. No obstante, una sección minúscula, de 500 micrómetros de células cónicas densamente empaquetadas denominada fóvea, es la que actúa como cámara que permite una visión a color de alta resolución.
  • La retina está recubierta por 120 millones de bastones y entre 6 y 7 millones de conos, la mayoría de los cuales degeneran y mueren con el paso del tiempo en pacientes con retinitis pigmentaria.
  • En la retina se encuentran cerca de 80 tipos diferentes de células. Tiene además 10 capas biológicamente diferentes y 3 capas funcionales que actúan como procesadores de la señal lumínica.