Las células madre revierten el daño causado por un accidente cerebrovascular y restauran el movimiento en ratones

El accidente cerebrovascular es muy común y afecta aproximadamente a uno de cada cuatro adultos durante la vida. Aproximadamente la mitad de quienes experimentan uno quedan con problemas a largo plazo, como parálisis o dificultad para hablar.

Estas discapacidades pueden ocurrir porque un derrame cerebral priva de oxígeno a partes del cerebro o causa un sangrado que destruye las células cerebrales. Una vez que se pierden estas células, el daño se ha considerado tradicionalmente permanente porque actualmente no existe ningún tratamiento que pueda reconstruir el tejido cerebral afectado.

“Por eso es esencial buscar nuevos enfoques terapéuticos para la posible regeneración del cerebro después de una enfermedad o lesión”, afirma Christian Tackenberg, jefe de la división científica del grupo de neurodegeneración del Instituto de Medicina Regenerativa de la Universidad de Zúrich (UZH).

Las células madre podrían ayudar a reconstruir el tejido cerebral

Un posible enfoque involucra células madre neurales, que pueden convertirse en muchos tipos de células que se encuentran en el sistema nervioso.

Un equipo de investigación dirigido por Tackenberg y la investigadora postdoctoral Rebecca Weber probó esta idea en dos estudios realizados en colaboración con un grupo dirigido por Ruslan Rust en la Universidad del Sur de California.

Los resultados sugieren que las células trasplantadas hacen más que simplemente reemplazar las neuronas perdidas después de un derrame cerebral.

“Nuestros resultados muestran que las células madre neurales no sólo forman nuevas neuronas, sino que también inducen otros procesos de regeneración”, afirma Tackenberg.

Las células madre humanas se convierten en nuevas neuronas

Los investigadores utilizaron células madre neurales humanas que pueden producir diferentes tipos de células del sistema nervioso. Estas células se crearon a partir de células madre pluripotentes inducidas, que se obtienen reprogramando células somáticas humanas comunes para recuperar la capacidad de desarrollarse en muchos tipos de células diferentes.

Luego, el equipo indujo accidentes cerebrovasculares permanentes en ratones. El daño cerebral resultante fue diseñado para parecerse a características importantes del accidente cerebrovascular en humanos.

Como las células trasplantadas procedían de humanos, los ratones fueron modificados genéticamente para que su sistema inmunológico no las rechazara.

Una semana después de que se indujera el accidente cerebrovascular, los investigadores trasplantaron las células madre neurales directamente en la región dañada del cerebro. Luego siguieron lo sucedido mediante técnicas de imagen y análisis bioquímicos.

“Descubrimos que las células madre sobrevivieron durante todo el período de análisis de cinco semanas y que la mayoría de ellas se transformaron en neuronas, que incluso se comunican con las células cerebrales existentes”, dice Tackenberg.

Esta capacidad de conectarse con las células existentes en el cerebro es particularmente importante porque la simple generación de nuevas neuronas no necesariamente restablecería la función. Las nuevas células también deben formar parte de la red neuronal en funcionamiento.

El cerebro muestra varios signos de reparación

Los investigadores encontraron evidencia de que el tratamiento desencadenó una respuesta curativa más amplia.

Se formaron nuevos vasos sanguíneos en el tejido cerebral dañado, el proceso inflamatorio se volvió menos intenso y mejoró la integridad de la barrera hematoencefálica.

La barrera hematoencefálica es una barrera protectora estrictamente controlada que separa la sangre circulante del tejido cerebral. El daño a esta barrera puede contribuir a la inflamación y a más lesiones después de un derrame cerebral.

“Nuestro análisis va más allá del alcance de otros estudios, que se centran en los efectos inmediatos después del trasplante”, explica Tackenberg.

Más importante aún, los cambios biológicos fueron acompañados de mejoras en la forma en que se movían los animales.

El trasplante de células madre revierte los problemas motores causados ​​por accidentes cerebrovasculares en ratones. Los investigadores midieron estas mejoras en parte utilizando análisis asistido por IA de los patrones del mercado animal.

Esperar una semana puede mejorar la terapia con células madre

Los investigadores diseñaron los experimentos y el eventual tratamiento humano teniendo en cuenta.

Por ejemplo, las células madre se producen sin reactivos procedentes de animales. Evitar materiales de origen animal puede ser importante al desarrollar terapias destinadas al uso humano porque puede reducir posibles complicaciones regulatorias y de seguridad.

El equipo de la Universidad de Zurich creó un protocolo de producción definido en colaboración con el Centro de Investigación y Aplicación de Células iPS (CiRA) de la Universidad de Kioto.

El segundo estudio también reveló una idea importante sobre el momento oportuno. Los investigadores encontraron que el trasplante de células madre funcionó mejor cuando se realizó una semana después de un derrame cerebral en lugar de inmediatamente después.

Este retraso podría hacer que el enfoque sea considerablemente más fácil de usar en un entorno clínico. Los médicos tendrían más tiempo para preparar el tratamiento en lugar de tener que administrarlo durante el período de emergencia inmediato después de un derrame cerebral.

Los investigadores trabajan para realizar ensayos en humanos

A pesar de los resultados alentadores, los investigadores subrayaron que aún deben superarse varios obstáculos antes de que la terapia pueda probarse ampliamente en humanos.

“Necesitamos minimizar el riesgo y simplificar una posible aplicación en humanos”, afirmó.

Una preocupación es el crecimiento descontrolado de células madre dentro del cerebro. El grupo de Tackenberg, trabajando nuevamente con Ruslan Rust, está desarrollando un tipo de interruptor de seguridad destinado a evitar que esto suceda.

El equipo también está explorando una forma menos invasiva de administrar las células.

En lugar de trasplantar células madre directamente al tejido cerebral, los investigadores están desarrollando un método de inyección endovascular. Esto implicaría administrar las células a través de vasos sanguíneos y podría ser más práctico que realizar un trasplante de cerebro.

Ya existe un precedente para trasladar la terapia con células madre inducidas a pruebas en humanos. Según Tackenberg, en Japón se está llevando a cabo el primer ensayo clínico que utiliza células madre inducidas para tratar la enfermedad de Parkinson.

“El accidente cerebrovascular podría ser una de las próximas enfermedades para las que sea posible realizar un ensayo clínico”.