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Lesiones graves de la médula espinal en ratones son reparadas con moléculas danzantes

Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva terapia inyectable que aprovecha las “moléculas danzantes” para revertir la parálisis y reparar el tejido después de lesiones graves de la médula espinal.

Una nueva terapia inyectable forma nanofibras con dos señales bioactivas diferentes (verde y naranja) que se comunican con las células para iniciar la reparación de la médula espinal lesionada. Ilustración de Mark Seniw.

En un nuevo estudio, los investigadores administraron una sola inyección a los tejidos que rodean la médula espinal de ratones paralizados. Solo cuatro semanas después, los animales recuperaron la capacidad de caminar.

La investigación se publicará en la edición del 12 de noviembre de la revista Science. El estudio ya está disponible en línea.

Al enviar señales bioactivas para hacer que las células se reparen y regeneren, la terapia revolucionaria mejoró dramáticamente la médula espinal gravemente lesionada de cinco formas clave:

  1. Las extensiones de neuronas cortadas, llamadas axones, se regeneraron
  2. Tejido cicatricial, que puede crear una barrera física para la regeneración y reparación, significativamente disminuido
  3. Mielina, la capa aislante de axones que es importante para transmitir señales eléctricas de manera eficiente, reformada alrededor de las células
  4. Vasos sanguíneos funcionales formados para suministrar nutrientes a las células en el sitio de la lesión
  5. Sobrevivieron más neuronas motoras.

Una vez que la terapia realiza su función, los materiales se biodegradan en nutrientes para las células en 12 semanas y luego desaparecen por completo del cuerpo sin efectos secundarios notables. Este es el primer estudio en el que los investigadores controlaron el movimiento colectivo de moléculas a través de cambios en la estructura química para aumentar la eficacia terapéutica.

El secreto detrás del nuevo y revolucionario tratamiento terapéutico de Samuel I. Stupp de Northwestern, quien dirigió el estudio, 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.

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.

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.

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, que el “movimiento supramolecular” es un factor clave en la bioactividad, puede ser aplicado a otras terapias.

Más información: Universidad Northwestern

Severe spinal cord injuries repaired with ‘dancing molecules’:

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