Durante mucho tiempo se han realizado investigaciones sobre el uso de la terapia con células madre para mejorar la capacidad del cerebro para regenerar el daño causado por una conmoción cerebral o un derrame cerebral.

Hasta ahora, estos tratamientos se han visto obstaculizados por cambios cerebrales debidos a lesiones, así como por dificultades para integrar las células regeneradas en los circuitos cerebrales existentes y restaurar funciones como la retención de la memoria o las habilidades motoras.

Un equipo del Instituto Médico Sanford Burnham Prebys y la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional Duke de Singapur (NUS) ha publicado un artículo en la revista «Cell Stem Cell» sobre los resultados de una terapia derivada de células madre humanas.

Una vez trasplantadas a ratones, las células maduraron, se integraron en los circuitos existentes y recuperaron su función. Y al rastrear las células y secuenciar sus patrones de expresión genética, los investigadores también han revelado cómo las células trasplantadas encuentran su destino y establecen conexiones con el sistema nervioso.

El primer desafío al que se enfrentan las prometedoras terapias de medicina regenerativa para los accidentes cerebrovasculares y otras formas de lesión cerebral es falta de ambiente favorableexplican los investigadores.

Entonces, si bien el cerebro en desarrollo es un lugar acogedor e instructivo para las células madre que forman las neuronas y conectan los circuitos del sistema nervioso, las células terapéuticas que llegan después de un derrame cerebral encuentran más hostilidad que hospitalidad.

“En el cerebro adulto, después de un derrame cerebral, vemos la formación de un quiste, una cavidad llena de todo tipo de moléculas inflamatorias«Así que es un poco como si las células terapéuticas estuvieran nadando en un pantano peligroso lleno de amenazas», dice Su-Chun Zhang, director y profesor del Centro de Enfermedades Neurológicas Sanford Burnham Prebys.

«Por si fuera poco, el tejido cicatricial rodea la cavidad para proteger el cerebro de daños mayores, pero también forma una barrera contra cualquier posible regeneración».

trasplante de células

Algunos estrategas de la terapia celular intentan trasplantar nuevas células cerca de la región dañada del cerebro, donde les resulta más fácil sobrevivir y crecer.

El objetivo es restaurar los circuitos con el tiempo evitando la zona dañada. Zhang cree que este trauma debe curarse, no evitarse, para aprovechar los beneficios potenciales de la medicina regenerativa.

“Después de un derrame cerebral, La lesión dañada suele ser muy extensa y representa un inmenso desafío para los esfuerzos de reconexión. funcionalmente el cerebro con el tronco del encéfalo y la médula espinal.

Zhang y el equipo intentaron satisfacer esta necesidad desarrollando un método para promover la supervivencia de células terapéuticas trasplantadas directamente al duro entorno de la cavidad del accidente cerebrovascular.

Utilizando una combinación de fármacos de molécula pequeña y proteínas estructurales, los científicos descubrieron que las células trasplantadas podían sobrevivir y crecer hasta ocupar la región dañada.

«Una vez que las células trasplantadas puedan sobrevivir y convertirse en neuronas, comenzamos a preguntarnos si Estas neuronas pueden atravesar el tejido cicatricial y desarrollar nervios funcionales, creando nuevas conexiones. y reconstruir circuitos rotos”, dice Zhang.

Aunque los investigadores habían demostrado que era posible trasplantar células y desarrollar nuevas neuronas, sabían que no serviría de nada si no se establecían las conexiones adecuadas.

¿Reconstruyeron puentes destruidos o crearon puentes nuevos que no conducían a ninguna parte.?

«Descubrimos que diferentes tipos de neuronas trasplantadas encontraron sus propios compañeros, incluso en el complejo contexto del cerebro maduro», dice Zhang. «Todavía pueden encontrar sus objetivos con mucha precisión».

Después de realizar una reconstrucción tridimensional de las neuronas trasplantadas, los científicos observaron que los patrones de proyecciones largas y espinosas que las neuronas utilizan para formar conexiones en el sistema nervioso se parecían a los patrones observados en las neuronas normales que pueblan el camino entre la corteza cerebral y la médula espinal.

Código de barras

A continuación, los científicos buscaron comprender mejor la capacidad de navegación de estas neuronas regeneradas. Utilizaron un 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 génica de las células trasplantadas.

«Revelamos que cada tipo de célula tiene su propio código, y una vez que las células se convierten en neuronas, este código le dice a cada célula que envíe sus proyecciones o axones a diferentes partes del cerebro y la médula espinal», dice Zhang.

“Esta es la primera vez que se informa de este sorprendente fenómeno.y eso es relevante porque básicamente nos dice que si trasplantamos los tipos correctos de células, ellos ya saben adónde ir y qué hacer para reparar lo que se perdió.

Los científicos utilizaron el aprendizaje automático para identificar cuatro subtipos de neuronas derivadas de células trasplantadas. Cada subtipo tiene una expresión genética diferente que dirige el crecimiento de los axones y determina a qué regiones del cerebro se conectan. Además, demostraron que los factores de transcripción influyen en estos patrones: al eliminar Ctip2, los axones cambiaron sus proyecciones, conectándose más con el hipocampo y la amígdala.

Un futuro prometedor

“Al aprender más sobre estos subtipos de neuronas trasplantadas, podremos predecir sus proyecciones y conectividad para seleccionar los tipos de células neuronales apropiados para reconstruir circuitos específicos en pacientes”, enfatiza Zhang.

Según él, estos resultados «abren un futuro prometedor para la terapia celular para ayudar a millones de personas que sufren accidentes cerebrovasculares y otras enfermedades neurológicas devastadoras».