MADISON, WI (EE. UU.), Septiembre de 2020 – El cerebro maduro es infamemente malo para repararse a sí mismo después de un daño como el causado por un trauma o un derrame cerebral, o por enfermedades degenerativas como el Parkinson. Las células madre, que son infinitamente adaptables, han ofrecido la promesa de una mejor reparación neuronal. Pero la complejidad ajustada con precisión del cerebro ha obstaculizado el desarrollo de tratamientos clínicos.
En un nuevo estudio que aborda estos obstáculos, los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison demostraron un tratamiento con células madre de prueba de concepto en un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson. Descubrieron que las neuronas derivadas de las células madre pueden integrarse bien en las regiones correctas del cerebro, conectarse con las neuronas nativas y restaurar las funciones motoras.
La clave es la identidad. Al rastrear cuidadosamente el destino de las células madre trasplantadas, los científicos descubrieron que la identidad de las células (células productoras de dopamina en el caso del Parkinson) definía las conexiones que establecían y cómo funcionaban.
Junto con una gama cada vez mayor de métodos para producir docenas de neuronas únicas a partir de células madre, los científicos dicen que este trabajo sugiere que la terapia con células madre neurales es un objetivo realista. Sin embargo, se necesita mucha más investigación para traducir los hallazgos de los ratones a las personas.
El equipo, dirigido por el neurocientífico Su-Chun Zhang, M.D., Ph.D. de UW-Madison, publicó sus hallazgos recientemente en Cell Stem Cell. La investigación fue dirigida por los investigadores postdoctorales del laboratorio de Zhang Yuejun Chen, Man Xiong y Yezheng Tao, que ahora ocupan cargos docentes en China y Singapur.
“Nuestro cerebro está conectado de manera tan precisa por células nerviosas muy especializadas en ubicaciones particulares para que podamos participar en todos nuestros comportamientos complejos. Todo esto depende de los circuitos que están conectados por tipos de células específicos ”, dijo el Dr. Zhang, profesor de neurociencia y neurología en el Waisman Center de UW-Madison. “Las lesiones neurológicas suelen afectar regiones cerebrales específicas o tipos celulares específicos, interrumpiendo los circuitos. Para tratar esas enfermedades, tenemos que restaurar estos circuitos «.
Para reparar esos circuitos en el modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson, los investigadores comenzaron por persuadir a las células madre embrionarias humanas para que se diferenciaran en neuronas productoras de dopamina, el tipo de células que mueren en la enfermedad de Parkinson. Trasplantaron estas nuevas neuronas al cerebro medio de ratones, la región del cerebro más afectada por la degeneración de Parkinson.
Varios meses después, después de que las nuevas neuronas tuvieron tiempo de integrarse en el cerebro, los ratones mostraron habilidades motoras mejoradas. Mirando de cerca, el grupo del Dr. Zhang pudo ver que las neuronas trasplantadas crecían grandes distancias para conectarse con las regiones de control motor del cerebro. Las células nerviosas también establecieron conexiones con las regiones reguladoras del cerebro que alimentaban las nuevas neuronas y evitaban que se sobreestimularan.
Ambos conjuntos de conexiones, que entraban y salían de las neuronas trasplantadas, se parecían a los circuitos establecidos por las neuronas nativas. Esto solo fue cierto para las células productoras de dopamina. Experimentos similares con células que producen el neurotransmisor glutamato, que no está involucrado en la enfermedad de Parkinson, no repararon los circuitos motores, revelando la importancia de la identidad neuronal para reparar el daño.
Para confirmar finalmente que las neuronas trasplantadas habían reparado los circuitos dañados del Parkinson, los investigadores insertaron interruptores genéticos de encendido y apagado en las células madre. Estos interruptores aumentan o disminuyen la actividad de las células cuando se exponen a medicamentos de diseño especializados en la dieta o mediante una inyección.
Cuando se apagaron las células madre, las mejoras motoras de los ratones desaparecieron, lo que sugiere que las células madre eran esenciales para restaurar los cerebros dañados de Parkinson. También mostró que esta tecnología de cambio genético podría usarse para ajustar la actividad de las células trasplantadas para optimizar el tratamiento.
El grupo de Zhang y otros investigadores han pasado años desarrollando métodos para convertir las células madre en los diferentes tipos de neuronas del cerebro. Cada enfermedad o lesión neurológica requeriría el tratamiento de sus propias células nerviosas especializadas, pero los planes de tratamiento probablemente serían muy similares. “Usamos el de Parkinson como modelo, pero el principio es el mismo para muchos trastornos neurológicos diferentes”, dijo el Dr. Zhang.
El trabajo tiene un significado personal para él. Como médico y científico, a menudo recibe cartas de familias desesperadas por recibir ayuda para tratar trastornos neurológicos o traumatismos cerebrales. También es una experiencia con la que puede identificarse. Hace seis años, el Dr. Zhang tuvo un accidente de bicicleta y se rompió el cuello. Cuando se despertó parcialmente paralizado en el hospital, su primer pensamiento fue cómo las células madre, que ya había investigado durante años, podrían ayudarlo a recuperarse.
Ahora, en gran parte rehabilitado después de años de fisioterapia, el Dr. Zhang todavía cree que los tratamientos correctos con células madre podrían, en el futuro, ayudar a personas como él y las familias de las que escucha.
Fuente: Science Daily
