OJO BIONICO

Revisión y actualización del estado actual de la investigación sobre prótesis retiniana (ojo biónico)

Investigación sobre las actuales prótesis retinianas que permiten restaurar la visión en pacientes ciegos por retinitis pigmentosa, proporcionando una estimulación retiniana estable, segura y a largo plazo.

Hace tiempo que se ha concretado el sueño de utilizar reemplazos retinianos artificiales o electrónicos para tratar la ceguera. Con los avances de la biotecnología y neurociencias  se hizo realidad finalmente el tratamiento para pacientes con degeneración retiniana externa.

La retinitis pigmentosa (RP) comprende un grupo de patologías hereditarias, degenerativas de la retina externa, afecta 1 de cada 4000 personas nacidas y 17000 en todo el mundo, los afectados padecen una pérdida de visión progresiva que puede ser profunda. Las posibilidades de tratamiento son limitadas. Si bien los últimos avances de la genética, agentes neuroprotectores y terapia con células madres son prometedores en el futuro, la prótesis retiniana ofrece la única opción de tratamiento para pacientes que llegan a la etapa más severa de la patología. En la actualidad existen dos modelos de prótesis retinianas en el mercado: 1) Sistema de prótesis retiniana Argus II, que recibió la Conformidad Europea (CE) en marzo de 2011 y la aprobación de la FDA en febrero de 2013 y 2) Alpha-IMS, con CE a partir de julio de 2013. 

Además de los avances tecnológicos en prótesis visuales, el desarrollo de otros campos de la biomedicina ha proporcionado nueva esperanza para los pacientes con estadio final de patologías retinianas, especialmente la terapia celular. La metodología actual incluye reemplazo de células dañadas del epitelio pigmentario retiniano (EPR) con células madre embriónicas obtenidas de células del EPR que rescatan y recuperan en parte la función del fotorreceptor en patologías degenerativas retinianas. Estudios más recientes han informado sobre el reemplazo de fotorreceptores directamente mediante la inserción subretiniana de precursores de fotorreceptores de células madre. Asimismo, cuando los fotorreceptores están presentes todavía, el tratamiento retiniano con genes podría ser la clave para conservar su función y evitar la muerte celular. 

En la presente investigación nos concentraremos en el estado actual de los sistemas de prótesis retinianas en desarrollo. En particular: Argus II y Alpha-IMS, ya que están siendo utilizadas desde hace algún tiempo. 

En la retinitis pigmentosa y distrofias retinianas, la patología predominante es la degeneración irreversible de la retina externa (fotorreceptores y epitelio pigmentario retiniano subyacente), mientras que el resto de la retina interna (células bipolares y ganglionares retinianas) y la vía visual descendente permanece intacta. El éxito de las prótesis retinianas, consiste en reproducir la función retiniana externa. Esto requiere:

a) la captura eficiente de imágenes visuales del mundo externo.

b) La transducción de las imágenes capturadas en señales neurológicas con sentido. 

c) la posterior activación de la retina interna residual (células ganglionares) desde donde la información visual llega al cortex visual por el nervio óptico.

Existen dos métodos para obtener la información visual continua con la actual generación de prótesis retinianas. Un método utiliza una videocámara externa para capturar las imágenes que luego son procesadas y convertidas en señales eléctricas, como en el sistema Argus II. 

El segundo método es más natural y capta las imágenes mediante el propio sistema óptico del paciente (cornea y cristalino) para focalizar las imágenes directamente en un fotodiodo, es el implante alpha-IMS.

En el primer caso la información del video se convierte y codifica en campos eléctricos, que pueden ser utilizados para activar electrodos que estimulan la retina interna. En el implante Argus II, esto se logra mediante el procesamiento de las imágenes en una pequeña computadora portátil, denominada VPU (unidad de procesamiento visual) . Existen otros dos ejemplos de empresas alemanas: Intelligent Medical Implant  IRIS y EpiRet 3.

La estimulación microelectrónica (mediante matriz de microelectrodos), o sea  la estimulación de las finales nerviosas mediante electrodos para activar las neuronas, es el mecanismo básico de la activación retiniana de las actuales prótesis. En la retina humana, las señales de las células bipolares  y células horizontales son representadas en forma de respuesta eléctrica intracelular graduada. En las células ganglionares retinianas, esta respuesta eléctrica local se transforma en potenciales de acción y se propaga hacia al nervio óptico. Únicamente las células ganglionares retinianas y las células amacrinas pueden producir potenciales de acción. 

La matriz de microelectrodos se puede colocar en tres lugares distintos:

1) Colocación epirretiniana (en la superficie de la retina), Argus II y Epi-Ret 3.

2) Colocación subretiniana (entre el EPR y la retina neurosensorial: Alpha-IMS.

3) Colocación supracoroidal (entre la esclera y la coroides). 

Los implantes epirretinianos y supracoroidales estimulan directamente las células ganglionares, mientras que los subretinianos logran la respuesta de las células ganglionares activando células bipolares y estimulando directamente las células ganglionares. No está claro si la activación previa de las células bipolares contribuye a mejorar  el procesamiento de la imagen. 

La decisión sobre el lugar de colocación del implante debe tener en cuenta factores como biocompatibilidad, estabilidad, seguridad y la facilidad para el implante quirúrgico y su retiro de ser necesario. 

Otra cuestión de interés es el nivel de resolución visual que logran las prótesis retinianas. La matriz de microelectrodos tiene la limitación de su tamaño, con una matriz de mayor tamaño se estimularía un área mayor y se podría lograr un mejor campo visual, pero la carga sería también superior y podría causar daño a los tejidos. La matriz de microelectrodos de Argus II consiste en 60 microelectrodos que cubren un área equivalente a cientos de fotorreceptores. 

La prótesis Argus II se implantó por primera vez en 2008 y en la actualidad se implanta en Italia y Alemania a través de los respectivos sistemas de salud y está siendo evaluada por el Reino Unido.

Esta prótesis cuenta con tres partes externas :

a) video cámara montada en un par de lentes.

b) Computadora portátil (VPU) para procesar las imágenes.

c) Un dispositivo en la patilla de los anteojos para la comunicación inalámbrica mediante radiofrecuencia.

Las partes internas son:

a) un dispositivo que recibe la telemetría de radiofrecuencia y la re convierte en señales eléctricas.

b) Un circuito interno de aplicación específica (ASIC), que recibe los datos y las señales eléctricas del dispositivo interno y genera los pulsos eléctricos adecuados para la estimulación del microelectrodo.

c) Matriz de 60 microelectrodos que cubre 20º de campo visual.

El perfil de seguridad es bueno. 28 pacientes fueron sometidos a evaluación funcional y todos informaron percepción de fosfenos. Los pacientes pasaron pruebas de orientación y movilidad. Más de la mitad pudo identificar la dirección del movimiento. Al evaluar la función discriminatoria, algunos pudieron localizar cuadrados y hasta discriminar distintas formas geométricas con alto contraste. La mejor agudeza visual conseguida fue de 1,8 log MAR. 

Después de décadas de investigación, se ha hecho realidad el sueño del ojo biónico que proporciona visión artificial a pacientes ciegos. Dos sistemas distintos han recibido la Conformidad Europea: El sistema Argus II, en marzo de 2011 y el alpha-IMS en julio de 2013. El Argus II también ha sido aprobado por la FDA en 2013. Por primera vez, los pacientes con pérdida de visión profunda por retinitis pigmentosa tienen un tratamiento. La tecnología seguirá avanzando, a medida que aumente la cantidad de pacientes que se benefician con el tratamiento.