DARPA está diseñando fármacos activados por luz para mantener alerta a los pilotos

Todos hemos pasado por eso: un plazo ajustado, un trabajo que dura toda la noche y al día siguiente estamos viviendo la vida como zombis.

Para los pilotos de combate, el último paso no es una opción. Durante el servicio activo, estos pilotos necesitan estar en óptimas condiciones mentales, incluso cuando se les priva del sueño (lo que puede ocurrir a menudo). Por lo general, el tratamiento consiste en una taza de café de todos los días. Pero para períodos más prolongados de privación del sueño, a los pilotos también se les recetan estimulantes más fuertes.

Pero, como sabe cualquiera que haya tomado demasiada cafeína, tiene efectos secundarios. Te pones nervioso, te empiezan a temblar las manos, tu estado de ánimo se desploma a medida que el efecto desaparece y te vuelves irritable. Y luego te derrumbas.

Los estimulantes de venta con receta, como la dextroanfetamina, tienen efectos secundarios aún más graves. Como sugiere su nombre, pertenecen a la misma familia que la metanfetamina (o “meth”) y conllevan el riesgo de adicción. Estas drogas duran más tiempo dentro del cuerpo, de modo que cuando intentamos dormir después de un día agotador, mantienen partes del cerebro en un estado de semialerta y alteran los horarios del sueño. Las personas que toman dextroanfetamina a menudo necesitan sedantes para contrarrestar los efectos persistentes, y el régimen químico pasa factura.

Con el tiempo, la falta de un sueño reparador afecta la memoria, la cognición y el razonamiento. También daña el sistema inmunológico, el metabolismo y la salud en general.

Los fármacos actúan en breves ráfagas. ¿Y si hubiera una manera de activarlos y desactivarlos a voluntad, administrando al cerebro solo una pequeña dosis cuando sea necesario y apagando rápidamente su efecto para permitir una noche de sueño completo?

Una solución podrían ser los fármacos que se activan con luz. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) anunció en junio un proyecto para desarrollar este tipo de fármacos para combatir la falta de sueño de los pilotos de combate. Los llamados fármacos fotofarmacológicos añadirían un “interruptor de luz” molecular a fármacos como la dextroanfetamina.

Los pulsos de luz activan las drogas en partes del cerebro según la demanda. Las regiones cerebrales no afectadas no quedan expuestas a la versión activa y continúan trabajando normalmente. Una vez que los pilotos están alertas, otro pulso de luz detiene la droga, lo que le da tiempo al cuerpo para descomponerla antes de acostarse.

Para hacer realidad esta visión, el nuevo proyecto, Alert WARfighter Enablement (AWARE), tiene dos ramas de investigación. Una desarrollará dextroanfetamina segura y eficaz que pueda controlarse con luz. La segunda se centrará en diseñar una especie de “casco” portátil que dirija pulsos de luz hacia regiones del cerebro implicadas en el estado de alerta y la agudeza mental.

“Para lograr los efectos beneficiosos de los estimulantes sobre el estado de alerta sin los efectos indeseables del estimulante sobre el estado de ánimo, el sueño reparador y la salud mental, se necesita un nuevo enfoque que permita la activación dirigida del fármaco”, dijo el Dr. Pedro Irazoqui, director del programa AWARE, en un comunicado de prensa .

Cerebro en alerta

Después de una noche de sueño terrible, lo primero que la mayoría de nosotros tomamos es café. La cafeína, su ingrediente activo, es la sustancia psicoactiva más utilizada en el mundo: más del 80 por ciento de la población de Norteamérica bebe una taza de café todas las mañanas.

Aunque esta es también la solución a la que recurren la mayoría de los pilotos de combate, varios países han desarrollado brebajes mucho más fuertes para mantener despiertas a sus brigadas. El más conocido es probablemente la metanfetamina , sintetizada por primera vez a fines del siglo XIX. Más conocida por sus nombres callejeros (meth, crank o speed), se utilizó durante la Segunda Guerra Mundial para mantener despiertas a las tropas, antes de ser prohibida en todo el mundo. Un derivado más seguro, la dextroanfetamina, se prescribe actualmente para aumentar el estado de alerta y la cognición. Si bien es efectiva, puede provocar irritabilidad y efectos eufóricos, una receta para la posible adicción.

La Fuerza Aérea también ha aprobado otros tipos de fármacos químicos, como el modafinilo , para combatir la fatiga. Las investigaciones en ratones y personas han descubierto que estos fármacos pueden mejorar muchas funciones cognitivas, por ejemplo, la navegación espacial, la capacidad de recordar varias cosas y el aumento del estado de alerta general incluso cuando se sufre una grave falta de sueño. A diferencia de las anfetaminas, este grupo de fármacos no es tan adictivo, con efectos comparables a los de beber aproximadamente 20 tazas de café sin nerviosismo. Pero pueden producir fuertes dolores de cabeza, sudoración y, en casos excepcionales, alucinaciones.

Los fármacos activados por luz pueden ser otra opción. Estos fármacos, que fueron ideados inicialmente para el cáncer , tienen un componente molecular que actúa como un “interruptor de luz” y que responde a los pulsos de luz. El interruptor se puede incorporar a los fármacos convencionales, lo que facilita su adopción en medicamentos existentes, como, por ejemplo, la dextroanfetamina.

El componente “interruptor” cambia la forma de la sustancia química después de ser atacado por diferentes longitudes de onda de luz. Al igual que los transformadores, una forma permite que la sustancia química se adhiera a sus objetivos habituales: el estado “activo”. Otras configuraciones la inactivan.

Se han probado fármacos activados por luz en células en placas de Petri, pero apuntar al cerebro presenta un obstáculo: el cráneo. Al iluminar el cráneo con una linterna, obviamente, no se alcanzaría el cerebro, y la cirugía cerebral invasiva está fuera de cuestión.

Existe una solución. Los rayos infrarrojos de luz, en niveles bajos, son seguros para los humanos y pueden penetrar profundamente en los tejidos, incluso a través del cráneo y el cerebro. Un estudio anterior diseñó una serie de interruptores potenciales que podrían activarse con luz infrarroja. Y los avances recientes en inteligencia artificial podrían ayudar aún más al esfuerzo por desarrollar “una versión fotoconmutable de la dextroanfetamina que sea inactiva excepto en presencia de luz cercana al infrarrojo, que la activa”, escribió DARPA.

El otro componente es un casco emisor de luz programable que transmite luz infrarroja a las partes del cerebro asociadas con la vigilia, el razonamiento y la toma de decisiones. Con el tiempo, la estimulación podría personalizarse, de modo que las personas solo reciban la “dosis” necesaria para mantenerse alertas.

La estrategia sigue inundando el cerebro de estimulantes a través de una pastilla, pero limita la actividad de la droga en el tiempo y el espacio. Con dosis personalizadas y la luz como controlador, podría generar un estado de alerta sin ansiedad, irritabilidad o euforia en cada persona. Dejar de tomar la droga también permite que el cerebro “descanse” durante una buena noche de sueño.

Un plan de tres años

Está previsto que AWARE dure más de tres años. La DARPA está aceptando ahora propuestas que se ajusten a los dos objetivos del programa, incluido el desarrollo de dextroanfetamina activada por luz, denominada “PhotoDex”, que se puede activar y desactivar rápidamente en presencia de luz cercana al infrarrojo. Todos los fármacos candidatos se validarán primero en modelos animales, antes de pasar a los ensayos en humanos.

En el caso de los auriculares, el proyecto prevé un dispositivo que emita luz infrarroja y active de forma fiable las partes necesarias del cerebro con una resolución milimétrica, similar a la de una resonancia magnética. El plazo de ejecución es de aproximadamente un año y la agencia no especificó cómo deberían diseñarse los auriculares (por ejemplo, con o sin cables), cómo se alimentan o qué mecanismo activa los rayos de luz.

“La idea es muy ambiciosa, pero los recientes avances en la creación de fototerapias y dispositivos emisores de luz ofrecen buenas razones para ser optimistas sobre las perspectivas”, dijo a New Scientist el Dr. David Lawrence de la Universidad de Carolina del Norte, que no está involucrado en el proyecto .

Por ahora, los fármacos fotoconmutables aún no han sido aprobados para uso humano. Si el programa AWARE sale como está previsto, podría abrir una nueva vía para el tratamiento farmacológico dirigido, no sólo para combatir la falta de sueño, sino también para otros trastornos cerebrales. El proyecto es muy consciente de las implicaciones éticas, legales y sociales, y tiene planes de debatir el uso de la tecnología.

Crédito de la imagen: fotografía de la Fuerza Aérea de EE. UU. del segundo teniente Samuel Eckholm