Un nuevo enfoque de células madre conduce a las células nerviosas en el estudio sobre el Parkinson
Su estudio, «Nanomatriz extracelular inducida por la autoorganización de las células madre neuronales en estructuras miniatura similares a la sustancia negra con efectos terapéuticos en ratas parkinsonianas», fue publicado en la revista Advanced Science.
El Parkinson se caracteriza por la pérdida gradual de células nerviosas productoras de dopamina en la sustancia negra, una región del cerebro responsable del control del movimiento.
La terapia con células madre -que implica el crecimiento y la diferenciación de células madre en tipos específicos de células- se encuentra entre los tratamientos más prometedores que buscan curar el Parkinson, debido a su potencial para reemplazar las células nerviosas dopaminérgicas perdidas en el curso de la enfermedad.
Sin embargo, su potencial se ha visto obstaculizado por una serie de retos técnicos, como el tipo y el gran número de materiales (por ejemplo factores de crecimiento) requeridos, el largo período de tiempo necesario y una baja eficiencia.
El uso de factores de crecimiento para promover la diferenciación de las células madre es especialmente preocupante, ya que estos factores también pueden estimular el crecimiento de las células cancerosas después de un trasplante.
«Actualmente, se carece de un método eficaz para inducir la diferenciación rápida y específica de into sin aplicar los tradicionales FG. Se necesita urgentemente un método de este tipo para permitir el desarrollo de terapias que puedan curar en última instancia la EP», escribieron los investigadores.
Un equipo de la Universidad Baptista de Hong Kong (HKBU) creó un material de matriz especial que puede estimular el crecimiento y la diferenciación de progenitores de células nerviosas en estructuras en miniatura similares a la sustancia negra, o mini-SNLS. Estas mini-SNLSs contienen las células nerviosas productoras de dopamina que se pierden con el Parkinson.
Su nueva nanomatriz no requiere que las células madre sean estimuladas con factores de crecimiento para conseguir que se diferencien en células nerviosas productoras de dopamina.
En su lugar, la nanomatriz utiliza trillones de estructuras «nanozigzag» de sílice biocompatibles en su superficie para estimular las células madre y promover su diferenciación.
«Cuando las células madre neurales entran en contacto físico con nuestra matriz de nanozigzag hecha a medida in vitro, el ‘masaje físico’ puede inducir a las células a diferenciarse rápidamente en las neuronas dopaminérgicas deseadas», dijo Jeffery Huang Zhifeng, profesor asociado del Departamento de Física de la HKBU, y coautor del estudio, en un comunicado de prensa.
«Una estructura autoorganizada similar a un mini-cerebro puede desarrollarse en sólo dos semanas con un riesgo de carcinogénesis sustancialmente reducido», añadió Zhifeng.
Después de generar mini-SNLSs utilizando la nueva nanomatriz, los investigadores probaron su funcionalidad y potencial terapéutico en un modelo de rata de Parkinson.
Transplantaron las mini-SNLSs que crearon en el cerebro de animales cuyas graves deficiencias motoras imitaban las del Parkinson.
Ocho semanas después, todos los animales trasplantados comenzaron a mostrar mejoras progresivas en sus capacidades motoras. Después de 18 semanas, los investigadores descubrieron que las nuevas células nerviosas diferenciadas y productoras de dopamina habían comenzado a extenderse alrededor del lugar del trasplante, reemplazando las células que los animales habían perdido en el transcurso de la enfermedad.
El estudio señaló que la primera evidencia de mejora se observó a las 16 semanas después del trasplante en trabajos anteriores con células madre en modelos animales de Parkinson, mientras que «la mejora de los síntomas motores se inició en un punto de tiempo mucho más temprano después del trasplante de neuronas de las mini-SNLS».
No se encontró evidencia de cáncer o formación de tumores en ninguno de los animales después del trasplante. Las ratas de este modelo a las que no se les hizo el trasplante, y que se utilizaron como controles, nunca mostraron ningún signo de mejora motora.
«Los resultados mostraron que estas estructuras similares al minicerebro exhibieron una excelente supervivencia y funcionalidad en los cerebros de las ratas y dieron lugar a la mejora temprana y progresiva de la enfermedad de Parkinson en ratas in vivo. Esto sienta las bases para la investigación de terapias con células madre que podrían curar la enfermedad de Parkinson», dijo Zhifeng.
Esta nanomatriz puede ser utilizada para diferenciar las células madre en otros tipos de células, mediante la alteración de la rigidez, la densidad y la estructura de los nanozigzags en su superficie, agregó el equipo. Y podría ayudar al desarrollo de tratamientos para otros trastornos incurables, como la enfermedad de Alzheimer y algunos tipos de cáncer.
- Datos del autor
Joana es licenciada en Biología, un máster en Biología Evolutiva y del Desarrollo y un doctorado en Ciencias Biomédicas por la Universidad de Lisboa, Portugal. Su trabajo se ha centrado en el impacto de la señalización Wnt no canónica en el comportamiento colectivo de las células endoteliales -células que componen el revestimiento de los vasos sanguíneos- que se encuentran en el cordón umbilical de los recién nacidos.
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