Una inyección repara con éxito lesiones graves de la médula espinal

 de sustancias que forman una red de polímeros que acelera el recrecimiento de axones, la angiogénesis y la supervivencia de las células neuronales.

Al enviar señales bioactivas para hacer que las células se reparen y regeneren, explican los investigadores, la terapia repara la médula espinal gravemente lesionada en cinco áreas clave: regenera las extensiones de neuronas cortadas, llamadas axones; reduce el tejido cicatricial, que puede crear una barrera física para la regeneración y reparación; promueve la formación de mielina, la capa aislante de axones que es importante para transmitir señales eléctricas de manera eficiente; aumenta la formación de vasos sanguíneos funcionales formados para suministrar nutrientes a las células en el sitio de la lesión, y permite que sobrevivan más neuronas motoras.

Además, escriben los investigadores, una vez que la terapia realiza su función, en solo en 12 semanas los materiales se biodegradan en nutrientes para las células y luego desaparecen por completo del organismo sin efectos secundarios notables.

«Nuestra investigación tiene como objetivo encontrar una terapia que evite que las personas queden paralizadas después de un traumatismo o enfermedad grave», señala Samuel I. Stupp, quien dirigió el estudio.

Durante décadas, esto ha sido un gran desafío para los científicos porque el sistema nervioso central, que incluye el cerebro y la médula espinal, no tiene ninguna capacidad significativa para repararse después de una lesión o después del inicio de una enfermedad degenerativa.

Se calcula que menos del 3% de las personas con lesiones completas de la médula espinal recuperan alguna vez las funciones físicas básicas.

Su esperanza de vida es significativamente menor que la de las personas sin esta lesión, y no ha mejorado desde la década de 1980.

«Actualmente, no existen terapias que desencadenen la regeneración de la médula espinal», reconoce Stupp, un experto en medicina regenerativa.

El secreto detrás del nuevo y revolucionario tratamiento terapéutico es sintonizar el movimiento de las moléculas para que puedan encontrar y activar adecuadamente los receptores celulares en constante movimiento.

Inyectada como un líquido, la terapia se gelifica inmediatamente en una compleja red de nanofibras que imitan la matriz extracelular de la médula espinal. Al hacer coincidir la estructura de la matriz, imitar el movimiento de las moléculas biológicas e incorporar señales para los receptores, los materiales sintéticos pueden comunicarse con las células.

«Los receptores en las neuronas y otras células se mueven constantemente- señala Stupp-. La clave en nuestra investigación, que nunca se había hecho antes, es controlar el movimiento colectivo de más de 100.000 moléculas dentro de nuestras nanofibras. Al hacer que las moléculas se muevan, ‘bailen’ o incluso salten temporalmente de estas estructuras, conocidas como polímeros supramoleculares, pueden conectarse más eficazmente con los receptores».

Stupp y su equipo encontraron que ajustar el movimiento de las moléculas dentro de la red de nanofibras para hacerlas más ágiles resultó en una mayor eficacia terapéutica en ratones paralizados. También confirmaron que las formulaciones de su terapia con movimiento molecular mejorado funcionaron mejor durante las pruebas in vitro con células humanas, lo que indica una mayor bioactividad y señalización celular.

«Dado que las células mismas y sus receptores están en constante movimiento, se puede imaginar que las moléculas que se mueven más rápidamente encontrarían estos receptores con más frecuencia», dijo Stupp. «Si las moléculas son lentas y no tan ‘sociales’, es posible que nunca entren en contacto con las células».

Una vez conectadas a los receptores, las moléculas en movimiento desencadenan dos señales en cascada, las cuales son críticas para la reparación de la médula espinal. Una señal hace que las largas colas de las neuronas de la médula espinal, llamadas axones, se regeneren. Al igual que los cables eléctricos, los axones envían señales entre el cerebro y el resto del cuerpo. Cortar o dañar los axones puede provocar la pérdida de sensibilidad en el cuerpo o incluso la parálisis. La reparación de axones, por otro lado, aumenta la comunicación entre el cuerpo y el cerebro.

La segunda señal ayuda a las neuronas a sobrevivir después de una lesión porque hace que proliferen otros tipos de células, lo que promueve el recrecimiento de los vasos sanguíneos perdidos que alimentan las neuronas y las células críticas para la reparación de los tejidos. La terapia también induce la reconstrucción de la mielina alrededor de los axones y reduce la cicatrización glial, que actúa como una barrera física que evita que la médula espinal se cure.

«Las señales utilizadas en el estudio imitan las proteínas naturales que se necesitan para inducir las respuestas biológicas deseadas. Sin embargo, las proteínas tienen vidas medias extremadamente cortas y su producción es costosa», explica Zaida Álvarez, primera autora del estudio y ex profesora asistente de investigación en el laboratorio de Stupp. «Nuestras señales sintéticas son péptidos cortos y modificados que, cuando se unen entre sí por miles, sobrevivirán durante semanas para ofrecer bioactividad. El resultado final es una terapia que es menos costosa de producir y dura mucho más».

Si bien la nueva terapia podría usarse para prevenir la parálisis después de un trauma importante (accidentes automovilísticos, caídas, accidentes deportivos y heridas de bala), así como de enfermedades, Stupp cree que el descubrimiento subyacente, el «movimiento supramolecular» que es un factor clave en la bioactividad, puede ser aplicado a otras terapias y dianas.

«Los tejidos del sistema nervioso central que hemos regenerado con éxito en la médula espinal lesionada son similares a los del cerebro afectados por accidentes cerebrovasculares y enfermedades neurodegenerativas, como la ELA, la enfermedad de Parkinson y la de Alzheimer», destaca Stupp. «Más allá, nuestro descubrimiento fundamental sobre el control del movimiento de los ensamblajes moleculares para mejorar la señalización celular podría aplicarse universalmente a través de objetivos biomédicos».