Investigadores de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, han desarrollado una nueva terapia inyectable que aprovecha ‘moléculas danzantes’ para revertir la parálisis y reparar el tejido tras lesiones graves de la médula espinal.
En un nuevo estudio, publicada en la revista ‘Science’, los investigadores administraron una única inyección a los tejidos que rodean la médula espinal de ratones paralizados. Sólo cuatro semanas después, los animales recuperaron la capacidad de caminar.
Al enviar señales bioactivas para que las células se reparen y regeneren, la terapia innovadora mejoró drásticamente las médulas espinales gravemente lesionadas en cinco aspectos clave. Por un lado, las extensiones cortadas de las neuronas, llamadas axones, se regeneraron; el tejido cicatricial, que puede crear una barrera física para la regeneración y la reparación, disminuyó significativamente; y la mielina, la capa aislante de los axones que es importante para transmitir las señales eléctricas de forma eficiente, se reformó alrededor de las células.
Además, se formaron vasos sanguíneos funcionales para llevar nutrientes a las células en el lugar de la lesión y sobrevivieron más neuronas motoras.
Una vez que la terapia cumple su función, los materiales se biodegradan en nutrientes para las células en un plazo de 12 semanas y luego desaparecen por completo del organismo sin efectos secundarios apreciables.
Este es el primer estudio en el que los investigadores controlan el movimiento colectivo de las moléculas mediante cambios en la estructura química para aumentar la eficacia de una terapia.
«Nuestra investigación tiene como objetivo encontrar una terapia que pueda evitar que los individuos se queden paralizados tras un traumatismo o una enfermedad importante», explica Samuel I. Stupp, de Northwestern, profesor del Consejo de Administración de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Química, Medicina e Ingeniería Biomédica en Northwestern, que dirigió el estudio.
«Durante décadas, esto ha sido un gran reto para los científicos porque el sistema nervioso central de nuestro cuerpo, que incluye el cerebro y la médula espinal, no tiene ninguna capacidad significativa para repararse a sí mismo después de una lesión o tras la aparición de una enfermedad degenerativa –prosigue–. Nos dirigimos directamente a la FDA para iniciar el proceso de aprobación de esta nueva terapia para su uso en pacientes humanos, que actualmente tienen muy pocas opciones de tratamiento».
Según el Centro Estadístico Nacional de Lesiones Medulares, casi 300.000 personas viven actualmente con una lesión medular en Estados Unidos. La vida de estos pacientes puede ser extraordinariamente difícil.
Menos del 3% de las personas con lesiones completas llegan a recuperar las funciones físicas básicas. Y aproximadamente el 30% vuelve a ser hospitalizado al menos una vez durante un año después de la lesión inicial, lo que supone un coste medio de millones de dólares en atención sanitaria durante toda la vida de cada paciente. La esperanza de vida de las personas con lesiones medulares es significativamente menor que la de las personas sin lesiones medulares y no ha mejorado desde la década de 1980.
«En la actualidad, no hay ninguna terapia que desencadene la regeneración de la médula espinal –recuerda Stupp, experto en medicina regenerativa–. Quería marcar la diferencia en los resultados de las lesiones medulares y abordar este problema, dado el tremendo impacto que podría tener en la vida de los pacientes. Además, la nueva ciencia para abordar la lesión medular podría repercutir en las estrategias para las enfermedades neurodegenerativas y el ictus.»
El secreto del nuevo avance terapéutico de Stupp consiste en afinar el movimiento de las moléculas para que puedan encontrar y enganchar adecuadamente los receptores celulares en constante movimiento.
Inyectada en forma de líquido, la terapia se gelifica inmediatamente en una compleja red de nanofibras que imitan la matriz extracelular de la médula espinal. Al adaptarse a la estructura de la matriz, imitar el movimiento de las moléculas biológicas e incorporar señales para los receptores, los materiales sintéticos son capaces de comunicarse con las células.
«Los receptores de las neuronas y otras células se mueven constantemente –continúa Stupp–. La innovación clave de nuestra investigación, que nunca se había hecho antes, consiste en controlar el movimiento colectivo de más de 100.000 moléculas dentro de nuestras nanofibras. Haciendo que las moléculas se muevan, «bailen» o incluso salten temporalmente fuera de estas estructuras, conocidas como polímeros supramoleculares, son capaces de conectarse más eficazmente con los receptores».
Stupp y su equipo descubrieron que el ajuste del movimiento de las moléculas dentro de la red de nanofibras para hacerlas más ágiles daba lugar a una mayor eficacia terapéutica en ratones paralizados. También confirmaron que las fórmulas 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 propias células y sus receptores están en constante movimiento, cabe imaginar que las moléculas que se mueven más rápidamente se encontrarían con estos receptores más a menudo –continúa–. Si las moléculas son lentas y no tan ‘sociales’, puede que nunca entren en contacto con las células».
Una vez conectadas a los receptores, las moléculas en movimiento desencadenan dos señales en cascada, ambas fundamentales para la reparación de la médula espinal.
«Las señales utilizadas en el estudio imitan las proteínas naturales necesarias para inducir las respuestas biológicas deseadas. Sin embargo, las proteínas tienen vidas medias extremadamente cortas y son caras de producir –explica Zaida Álvarez, primera autora del estudio y antigua profesora asistente de investigación en el laboratorio de Stupp–. Nuestras señales sintéticas son péptidos cortos y modificados que, unidos por miles, sobreviven durante semanas para aportar bioactividad. El resultado final es una terapia menos costosa de producir y que dura mucho más».
Aunque la nueva terapia podría utilizarse para prevenir la parálisis después de un traumatismo importante (accidentes de automóvil, caídas, accidentes deportivos y heridas de bala), así como de enfermedades, Stupp cree que el descubrimiento subyacente -que el «movimiento supramolecular» es un factor clave en la bioactividad- puede aplicarse a otras terapias y objetivos.
«Los tejidos del sistema nervioso central que hemos regenerado con éxito en la médula espinal lesionada son similares a los del cerebro afectado por accidentes cerebrovasculares y enfermedades neurodegenerativas, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer –subraya Stupp–. Más allá de eso, nuestro descubrimiento fundamental sobre el control del movimiento de los conjuntos moleculares para mejorar la señalización celular podría aplicarse universalmente en todos los objetivos biomédicos».
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