En una revolución en el estudio y avance de la fisiología humana promete convertirse una nueva tecnología recientemente incorporada a la FCB. Se trata de una técnica desarrollada en varias instituciones, entre ellos el National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) de EEUU, que utiliza proteínas como biosensores cerebrales para medir niveles de dopamina y de acetilcolina, metodología que en la UdeC tendrá aplicaciones para el desarrollo de investigaciones en adicciones y Alzheimer.

La implementación de esta innovadora metodología, que requirió de una inversión cercana a los 100 millones de pesos en equipamientos, fue posible gracias a una iniciativa de colaboración internacional impulsada por los doctores Luis Aguayo, del Departamento de Fisiología de la FCB y Armando Salinas, del NIAAA, éste último es uno de los expertos en el uso de la técnica de biosensores.

El Dr. Aguayo destacó que "hace un siglo investigadores tan importantes como Otto Loewi y Henry Dale, empezaron a introducir el concepto de neurotransmisores como sustancias que activan a los receptores de membrana. Cien años después somos capaces de detectar la presencia de los neurotransmisores y de las sustancias químicas en diferentes regiones cerebrales utilizando receptores genéticamente modificados". El académico continuó enfatizando que "es todo un logro que todo esto ocurra en el centenario de la UdeC y en el Departamento de Fisiologia, donde se establecio el cientifico leton Dr. Alejandro Lipschuptz".

El académico detalló que para la implementación de la técnica de biosensores "se requirió de un microscopio de ultima generación, un equipo de fluorescencia, con una fuente de luminiscencia y de iluminación muy estable; además de un fotomultiplicador, un equipo muy sensible que permite detectar hasta un fotón, que es una medida realmente mínima de la materia y a velocidades rápidas". El Dr. Aguayo agregó que, a estos instrumentos, se sumaron los equipamientos de hardware y software necesarios para el análisis de datos.

Según indicó, la nueva tecnología "va a reforzar especialmente las investigaciones que estamos haciendo en adicción al alcohol, en receptores de glicina y en Alzheimer, porque creemos que la dopamina está vinculada a las etapas tempranas de la enfermedad"

Capacitación con equipo internacional
El Dr. Armando Salinas visitó la FCB en el marco del Summer Talks 2020, actividad organizada por el Departamento de Fisiología. En la jornada, el investigador realizó una presentación denominada "Use of Genetically Encoded Biosensors for Dopamine (DLight) and Acetylcholine (IACHSNFR) Release in Awake Freely- Behaving Mice", donde explicó cómo estudia la variación de los niveles de acetilcolina y de dopamina en modelos de ratón in vivo en tiempo real.

El investigador detalló que la técnica de los biosensores para dopamina consiste en utilizar un sistema con un receptor idéntico al humano, que está acoplado a una proteína que emite una fluorescencia, la cual es detectada por equipos ópticos y computacionales que monitorean los niveles de dopamina en tiempo real. En tanto, el biosensor para acetilcolina funciona de la misma forma, pero utilizando un receptor basado en in modelo modificado de bacteria. "Los biosensores detectan estas sustancias y emiten una luz verde que varía su intensidad según existan mayores o menores niveles", detalló el Dr. Armando Salinas.

Respecto a las ventajas de esta nueva tecnología, el científico argumentó que "antes solamente podías monitorear por dos o tres días los niveles de dopamina, pero en forma intermitente, porque los sensores se dañan al generar una reacción inflamatoria del cuerpo". El Dr. Salinas también destacó la alta sensibilidad de los biosensores, "incluso pequeños niveles de dopamina son detectados, emitiendo una señal de luz".

A ello se suma que se pueden detectar niveles de estas sustancias químicas en cualquier parte del cerebro, "con las formas tradicionales solamente puedes trabajar en dos o tres zonas. Lo que yo quiero saber es qué pasa durante una adicción en la corteza cerebral y, precisamente, esa era una de las regiones donde no podíamos monitorear dopamina, porque se podían instalar electrodos, pero estos confundían entre dopamina y norepinefrina".

Rol de la Dopamina y la Acetilcolina en el comportamiento humano
En su laboratorio del NIAAA en EEUU, el Dr. Armando Salinas utiliza los biosensores para analizar la influencia de dopamina y de acetilcolina en el comportamiento. Tras dos años de investigación, el experto detalló que "descubrí que en la corteza cerebral la acetilcolina es más baja en personas que sufren alguna adicción que en personas no adictas, pero no sabemos si esto se debe a que las neuronas mueren o es porque están liberando menos acetilcolina".

Sus hallazgos podrían orientarse hacia el desarrollo de futuros tratamientos contra la adicción, emulando el actual modelo farmacológico que existe contra el tabaquismo. "Estos tratamientos reemplazan la nicotina del cigarro por una que viene en un chicle o en un parche. La persona al ingerir la nicotina aumenta la activación del receptor de acetilcolina, entonces la persona dejará de consumir tabaco y, si bien seguirá siendo adicto a la nicotina, por lo menos no seguirá afectando su salud pulmonar", detalló.

En este sentido, las proyecciones de su estudio apuntarían a desarrollar "tratamientos de otros tipos de adicción. Sí hay drogas que logren subir la acetilcolina se podría ayudar a combatir el alcoholismo, que es en lo que trabajo actualmente".

En tanto, sus conclusiones en relación al rol de la dopamina, apuntan a que esta molécula tendría un rol preponderante en el inicio de la adicción. "La dopamina es muy importante para el inicio de la adicción pero, aparentemente, es la acetilcolina la que está involucrada en para mantener esa adicción", puntualizó.