Investigadores de la Universidad Northwestern desarrollaron una nueva terapia inyectable capaz de revertir la parálisis y reparar el tejido de lesiones graves de la médula espinal a causa de traumas mayores como accidentes automovilísticos, caídas, accidentes deportivos, heridas de bala y enfermedades varias.
Se trata de una nueva terapia inyectable que forma nanofibras con dos señales bioactivas diferentes que se comunican con las células para iniciar la reparación de la médula espinal lesionada, la cual fue probada en ratones con parálisis.
El secreto detrás del nuevo y revolucionario tratamiento terapéutico desarrollado por Samuel I. Stupp, está en sintonizar el movimiento de las moléculas para que puedan encontrar y activar adecuadamente los receptores celulares en constante movimiento, indicó el experto.
¿Cómo funciona esta nueva terapia inyectada?
Esta nueva terapia inyectada se suministra como un líquido que 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, explicó Stupp.
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 de las señales 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 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 a la mielina a reconstruirse 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 cara”, dijo Zaida Álvarez, primera autora del estudio, quien agregó “pero nuestras señales sintéticas son péptidos cortos y modificados que, cuando se unen por miles, sobrevivirán durante semanas para ofrecer bioactividad. El resultado final es una terapia que es menos costosa de producir y dura mucho más”.
Por su parte, Stupp aseguró que “la innovación clave en esta nueva investigación, que nunca se había hecho antes, es controlar el movimiento colectivo de más de 100 mil moléculas dentro de las nanofibras de la terapia inyectada, ya que los receptores en las neuronas y otras células se mueven constantemente”.
“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”, sostuvo el investigador.
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.
Resultados de las pruebas
Los investigadores administraron una sola inyección a los tejidos que rodeaban la médula espinal de los ratones paralizados, logrando que sólo cuatro semanas después los animales recuperaran la capacidad de caminar.
Éste 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.
“Nuestra investigación tiene como objetivo encontrar una terapia que pueda evitar que las personas se paralicen después de un trauma o enfermedad grave“, dijo Stupp, quien dirigió el estudio.
Ya que según, Stupp, “durante décadas, esto ha seguido siendo un gran desafío 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 después de una lesión o después de la aparición de una enfermedad degenerativa”.
¿Qué puede hacer la nueva terapia por la parálisis y otras lesiones?
Según los expertos, al enviar señales bioactivas para hacer que las células se reparen y regeneren, la nueva terapia de inyección logró mejorar dramáticamente la médula espinal gravemente lesionada de cinco formas clave:
- Regenerando las extensiones de neuronas cortadas, llamadas axones.
- Disminuyendo significativamente el tejido cicatricial, que puede crear una barrera física para la regeneración y reparación.
- Reformando la mielina, la capa aislante de axones que es importante para transmitir señales eléctricas de manera eficiente, alrededor de las células.
- Mediante vasos sanguíneos funcionales formados para suministrar nutrientes a las células en el sitio de la lesión.
- Consiguiendo que sobrevivan 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.
Ahora los investigadores buscan la aprobación de la Administración de Medicamentos y Alimentos (FDA por sus siglas en inglés) para iniciar el uso de esta nueva terapia en pacientes humanos, que actualmente tienen muy pocas opciones de tratamiento.
Y es que, los expertos 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.
Este avance médico ayudaría a los pacientes con este tipo de lesiones, ya que según los investigadores de Northwestern, en Estados Unidos menos del 3% de las personas con lesiones completas recuperan alguna vez las funciones físicas básicas, y la esperanza de vida de las personas con lesiones de la médula espinal es significativamente menor que la de las personas sin lesiones de la médula espinal, cifras que no han mejorado desde la década de 1980, dijeron.
“Actualmente, no existen terapias que desencadenen la regeneración de la médula espinal”, dijo Stupp, quien es experto en medicina regenerativa.
Por ello, indicó:
“Quería marcar la diferencia en los resultados de la lesión de la médula espinal y abordar este problema, dado el tremendo impacto que podría tener en la vida de los pacientes”.
Si bien la nueva terapia podría usarse para prevenir la parálisis después de traumas mayores como 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 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 enfermedad de Alzheimer”, dijo el investigador a cargo.
“Más allá de eso, 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”.
