LOS ÁNGELES, CA (EE. UU.), Enero de 2021 – Utilizando células madre para regenerar partes del cráneo, los científicos corrigieron la forma del cráneo y revertieron los déficits de aprendizaje y memoria en ratones jóvenes con craneosinostosis, una afección que se estima que afecta a uno de cada 2.500 bebés nacidos en el Estados Unidos, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.
La única terapia actual es la cirugía compleja durante el primer año de vida, pero los defectos del cráneo suelen reaparecer después. El estudio, apoyado por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial (NIDCR), podría allanar el camino para terapias más efectivas y menos invasivas para niños con craneosinostosis.
Los hallazgos aparecen en la edición del 7 de enero de Cell. NIDCR es parte de los Institutos Nacionales de Salud. «Este es un estudio fundamental que demuestra tanto la regeneración estructural como la restauración funcional en un modelo animal de craneosinostosis», dijo Lillian Shum, Ph.D., directora de la División de Investigación Extramural del NIDCR. «Tiene un gran potencial de traducción al tratamiento del ser humano condición.» Los bebés sanos nacen con suturas (tejido flexible que llena el espacio entre los huesos del cráneo) que permiten que el cráneo se expanda a medida que el cerebro crece rápidamente durante los primeros años de vida.
En la craneosinostosis, una o más suturas se convierten en hueso demasiado pronto, cerrando el espacio entre las placas del cráneo y provocando un crecimiento anormal. El aumento resultante de la presión dentro del cráneo puede causar cambios físicos en el cerebro que conducen a problemas de pensamiento y aprendizaje. «La conexión entre los cambios en el cráneo y el desarrollo de déficits cognitivos no se había explorado completamente», dijo el líder del estudio Yang Chai, DDS, Ph.D., director del Centro de Biología Molecular Craneofacial y decano asociado de investigación en Herman. Escuela de Odontología Ostrow de la Universidad del Sur de California, Los Ángeles. «Queríamos saber si restaurar suturas podría mejorar la función neurocognitiva en ratones con mutaciones en un gen que causa craneosinostosis tanto en ratones como en humanos».
Se cree que ese gen, llamado TWIST1, es importante para la formación de la sutura durante el desarrollo. En los humanos, las mutaciones en este gen pueden conducir al síndrome de Saethre-Chotzen, una condición genética caracterizada por craneosinostosis y otras anomalías esqueléticas.
Para ver si las suturas flexibles se podían restaurar en ratones con craneosinostosis debido a mutaciones Twist1, los científicos se centraron en un grupo de células madre que normalmente se encuentran en suturas sanas. Estudios previos del grupo indicaron que estas células madre, llamadas células Gli1 +, son clave para mantener intactas las suturas del cráneo de los ratones jóvenes. El equipo también había descubierto que las células Gli1 + se agotan de las suturas de los ratones que desarrollan craneosinostosis debido a mutaciones Twist1.
El Dr. Chai y sus colegas razonaron que reponer las células podría ayudar a regenerar las suturas flexibles en los animales afectados. Para probar esta idea, los investigadores agregaron células Gli1 + de ratones sanos a un gel biodegradable. Depositaron la mezcla en ranuras destinadas a recrear el espacio donde habían estado las suturas del cráneo en ratones con craneosinostosis. Las imágenes del cráneo y el análisis de tejidos revelaron que después de seis meses, se habían formado nuevas suturas fibrosas en las áreas tratadas y que el nuevo tejido permanecía intacto incluso después de un año. Por el contrario, los mismos surcos se cerraron en ratones que recibieron un gel que carecía de células Gli1 +. Un análisis más detallado mostró que las células Gli1 + en las suturas regeneradas tenían diferentes orígenes: algunas descendían de las células que habían sido implantadas, mientras que otras eran de los animales, que habían migrado de áreas cercanas. Los hallazgos sugieren que la implantación de células Gli1 + conduce a la regeneración de la sutura en parte al reclutar células madre Gli1 + nativas para ayudar en el proceso.
Otros experimentos mostraron que los ratones no tratados con craneosinostosis tenían una mayor presión dentro de sus cráneos y un rendimiento deficiente en las pruebas de memoria social y espacial y aprendizaje motor. Después del tratamiento, todas estas medidas volvieron a los niveles típicos de los ratones sanos. Las formas del cráneo de los ratones tratados también se corrigieron parcialmente. El tratamiento también revirtió la pérdida de volumen cerebral y de células nerviosas en áreas involucradas en el aprendizaje y la memoria.
Según los científicos, este hallazgo arroja luz sobre los mecanismos subyacentes al deterioro de la función cerebral y su mejora después de la regeneración de la sutura. «Hemos descubierto que la regeneración de sutura basada en células madre Gli1 + restaura no solo la forma del cráneo sino también las funciones neurocognitivas en un modelo de craneosinostosis de ratón», dijo el Dr. Chai.
Los científicos señalan que queda más trabajo antes de que se pueda probar una intervención de este tipo en humanos, incluidos estudios para determinar el momento óptimo de la cirugía y la fuente y cantidad ideales de células madre. «Este estudio proporciona una base para los esfuerzos por desarrollar una estrategia terapéutica basada en células madre y menos invasiva que pueda beneficiar a los pacientes que padecen este trastorno devastador»
