Nueva terapia con células madre que podría reparar lesiones por derrame cerebral

Algunas partes de nuestro cuerpo se recuperan de lesiones con relativa rapidez. Por ejemplo, la córnea, la capa protectora externa del ojo, se puede curar por sí sola de pequeños rasguños en un solo día. El cerebro no es uno de estos tejidos u órganos de curación rápida.

Hay mucha diferencia en la tasa de regeneración de rutina entre las células del cuerpo humano. Las células cerebrales adultas son estables y duran toda la vida, salvo en el caso de traumatismos o enfermedades, mientras que algunas células que recubren nuestros intestinos solo duran cinco días y son reemplazadas continuamente.

Existe un gran interés en usar terapias con células madre para dotar al cerebro de una capacidad de regeneración completa y rápida con la cual reparar los daños causados por un traumatismo cerebral o un derrame cerebral. Hasta ahora, estos tratamientos se han visto obstaculizados por los propios cambios en el cerebro debidos a lesiones, así como por las dificultades para integrar las células regeneradas en los circuitos cerebrales existentes y restaurar funciones como la retención de recuerdos o las habilidades motoras.

Unos científicos han desarrollado una nueva terapia basada en células madre humanas. Por ahora, solo la han probado en ratones. Al trasplantarlas a ratones, las nuevas células maduraron, se integraron en los circuitos existentes y restauraron su función. Al rastrear las células y secuenciar sus patrones de expresión genética, los investigadores también lograron averiguar cómo las células trasplantadas saben a dónde deben ir y qué conexiones deben formar con el sistema nervioso.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Su-Chun Zhang, del Centro de Enfermedades Neurológicas del SBP (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute) en Estados Unidos; y Zhifu Wang, de la Escuela de Medicina dirigida conjuntamente por la Universidad Duke (Estados Unidos) y la Universidad Nacional de Singapur.

El primer desafío al que se enfrentan las terapias de medicina regenerativa para el ictus y otras formas de daño cerebral es la falta de un entorno propicio. Mientras que el cerebro en desarrollo es un lugar en el que les resulta fácil trabajar a las células madre que forman neuronas y conectan los circuitos del sistema nervioso, las células terapéuticas que llegan a un cerebro ya formado y que además ha sufrido un ictus o una lesión igualmente destructiva, encuentran más hostilidad que hospitalidad.

En el cerebro adulto, tras un ictus, se forma típicamente una cavidad llena de todo tipo de moléculas inflamatorias, que para las células terapéuticas es comparable a tener que nadar por un pantano peligroso y lleno de amenazas. Por si fuera poco, el tejido cicatricial rodea la cavidad para proteger el cerebro de mayores daños, pero también forma una barrera contra cualquier posible regeneración.

Algunos estrategas de las terapias celulares intentan injertar nuevas células junto a la región dañada del cerebro, donde les resulta más fácil sobrevivir y crecer. El objetivo es restablecer poco a poco los circuitos pero eludiendo la región dañada. En cambio, Zhang y sus colegas opinan que, para lograr el mejor nivel de éxito en toda terapia regenerativa, hay que reparar la zona dañada aunque resulte muy difícil, en vez de intentar compensar su ausencia con estructuras adyacentes extra.

Tras un ictus, la zona dañada suele ser muy extensa y supone un enorme reto reconectar funcionalmente el cerebro con el tronco encefálico y la médula espinal.

Zhang y sus colegas buscaron cubrir esta brecha desarrollando un método para favorecer la supervivencia de células terapéuticas injertadas directamente en el entorno hostil de la cavidad cerebral. Probaron una combinación de fármacos especiales y proteínas estructurales, constatando que las células trasplantadas lograban sobrevivir y crecer hasta rellenar la región dañada.

Una vez que las células trasplantadas lograron sobrevivir y convertirse en neuronas, los investigadores se plantearon si esas neuronas podían atravesar el tejido cicatricial y desarrollar nervios funcionales mediante la creación de nuevas conexiones y la reconstrucción de los circuitos dañados.

Si bien los investigadores habían demostrado que era posible trasplantar células y desarrollar nuevas neuronas, sabían que sería de poca utilidad si no se establecían las conexiones correctas. ¿Estaban reconstruyendo puentes destruidos o creando nuevos puentes que no llevaban a ninguna parte?

Zhang y sus colegas descubrieron que diferentes tipos de neuronas trasplantadas encontraban a las ya residentes de su mismo tipo incluso en el complejo contexto del cerebro maduro.

Tras analizar tridimensionalmente el conjunto de las neuronas trasplantadas, los científicos observaron que los patrones de las proyecciones largas y espinosas que utilizan las neuronas para formar conexiones en el sistema nervioso se asemejaban a los patrones observados en las neuronas normales que pueblan la vía entre la corteza cerebral y la médula espinal.

A fin de evaluar el nivel de eficiencia de estas neuronas regeneradas a la hora de establecer conexiones con las células adecuadas, los autores el estudio se valieron de una especie de código de barras genético para etiquetar y rastrear las células trasplantadas. Estos datos se combinaron con los resultados de la secuenciación de los perfiles de expresión genética de las células trasplantadas.

Y han descubierto que cada tipo de célula tiene su propio código y, una vez que las células se convierten en neuronas, este código le indica a cada célula que envíe sus proyecciones o axones a diferentes partes del cerebro y la médula espinal. En otras palabras, cada neurona sabe dónde tiene que conectarse.

Ilustración que muestra una célula nerviosa trasplantada (en color dorado) utilizando su “brújula interna” (código) para encontrar sus células nerviosas asociadas en el cerebro y la médula espinal (en verde). (Imagen: Su-Chun Zhang, Sanford Burnham Prebys)

Es la primera vez que se reporta este sorprendente fenómeno, y marca un antes y un después en la historia de las terapias de regeneración cerebral porque básicamente demuestra que, utilizando los tipos correctos de células trasplantadas, estas ya saben dónde ir y qué hacer para reconstruir lo que se ha perdido.

El estudio se titula “Transcriptional code for Circuit Integration in the Injured Brain by Transplanted Human Neurons”. Y se ha publicado en la revista académica Cell Stem Cell. (Fuente: NCYT de Amazings)