Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Drexel y la Universidad de Texas en Austin mejoraron la función respiratoria en roedores con lesiones de la médula espinal después de trasplantar con éxito una clase especial de células neurales, llamadas interneuronas V2a. Sus resultados, publicados esta semana en el Diario de Neurotrauma , indique que estas células cultivadas en laboratorio tienen el potencial de algún día ayudar a los pacientes paralizados a respirar sin ventilador.
"Nuestro estudio anterior fue uno de los primeros en mostrar que las interneuronas V2a contribuyen a la plasticidad, o la capacidad de la médula espinal para alcanzar cierto nivel de auto reparación. Este estudio aprovechó esos hallazgos al demostrar que podemos hacer crecer estas célulasde las células madre, que sobreviven en una médula espinal lesionada y que en realidad pueden mejorar la recuperación ", dijo Michael Lane, PhD, profesor asistente de neurobiología y anatomía en la Facultad de Medicina y el investigador principal del estudio.
Aunque la lesión de la médula espinal afecta una amplia gama de sistemas motores, la evidencia reciente sugiere que el cuerpo es capaz de mejoras espontáneas, a través del crecimiento de las fibras nerviosas y la formación de nuevos circuitos. El laboratorio de Lane está interesado en estudiar y fortalecer estofenómeno natural, para tratar un efecto secundario potencialmente fatal de la parálisis: mala salud respiratoria. Los pacientes con lesiones de alto nivel no solo requieren asistencia mecánica para respirar, sino que también son propensos a la congestión pulmonar y las infecciones respiratorias.
"Al comprender el propio intento de reparación del cuerpo, esperamos ampliar ese proceso terapéuticamente con el trasplante de células y la rehabilitación", dijo Lyandysha Zholudeva, autora principal del estudio y candidata al doctorado en la Facultad de Medicina. "Ahora hemos identificadouno de los tipos de células que contribuye a la formación de nuevas vías que conducen a la plasticidad ".
Durante la última década, ha habido un creciente interés en el uso de precursores neuronales, células que pueden convertirse en los diversos tipos que se encuentran en el cerebro, para aumentar la plasticidad y tratar la lesión de la médula espinal. Las células neuronales funcionan con todas las demás célulastipos del cuerpo para producir el rango de funciones del sistema nervioso central, incluida la circulación, la respiración y la digestión.
Las interneuronas son candidatos particularmente atractivos para la médula espinal lesionada, porque transmiten señales entre las neuronas sensoriales y motoras. Sin embargo, estas células son un grupo diverso, y no ha quedado claro exactamente qué tipo de interneurona podría sobrevivir y prosperar en una columna vertebral lesionadacable después del trasplante. Lane y otros investigadores identificaron a las interneuronas V2a como un posible contendiente, ya que son "excitadoras" tienen un mayor potencial de acción y generalmente crecen en la dirección correcta para la reparación. Estudios previos también han sugerido que esta clase de interneuronas puede serinvolucrado en la respiración, y el trabajo de Lane ha demostrado que este papel puede ser aún más importante después de una lesión de la médula espinal.
En un estudio publicado en 2017, Lane y sus colegas descubrieron que semanas después de la lesión, la médula espinal recluta interneuronas V2a, que se conectan al circuito "frénico" de la médula espinal que controla el diafragma un músculo esencial para la respiraciónEn su estudio más reciente, los investigadores exploraron si trasplantar más células V2a en la médula espinal lesionada podría mejorar la plasticidad y conducir a resultados más duraderos.
Lane explicó que identificar los tipos de células específicas que repararán la respiración o cualquier otro síntoma, en lugar de trasplantar una población heterogénea, es clave para un tratamiento efectivo.
"El trasplante de células madre está ganando interés tanto en la ciencia como en los ensayos clínicos, pero la evidencia científica muestra que algunos tipos de células en realidad pueden limitar la recuperación. Por lo tanto, debe saber qué sucederá con las células que está colocando en el cuerpo", dijo." El campo del trasplante se está moviendo hacia una era en la que hay más interés en adaptar las terapias celulares ".
Para probar su hipótesis, el equipo de Drexel colaboró con Shelly Sakiyama-Elbert, PhD, ingeniero celular de la Universidad de Texas, para diferenciar las células madre embrionarias en interneuronas V2a y combinarlas con células progenitoras neurales de una médula espinal de roedores. Una vezcombinadas, las células V2a se trasplantaron en 30 animales con lesiones cervicales moderadas a severas altas.
Un mes después del trasplante, las células donantes sobrevivieron y se convirtieron en neuronas maduras en los 30 animales. Al registrar la actividad del músculo del diafragma, los investigadores encontraron que la respiración mejoró significativamente en los animales que habían recibido interneuronas V2a en comparación con los controles.
"Incluso esta diferencia incremental nos asegura que hemos identificado un tipo de célula en el que realmente debemos concentrarnos, y que debemos continuar investigando su potencial aún más", dijo Zholudeva.
En el futuro, los investigadores planean continuar determinando la mejor manera de optimizar la dosis de trasplante, el crecimiento y la conectividad de las células V2a en la médula espinal lesionada. Lane dijo que la contribución potencial de las células V2a a la recuperación funcional podría mejorarse con rehabilitación, neural-interfacing y terapias basadas en actividades.
"Por ahora, nos hemos centrado en una celda y un punto de tiempo después de la lesión, por lo que aún queda mucho trabajo por hacer", dijo Lane. "Pero es un gran avance: tenemos al menos unocélula que contribuye a la recuperación y un día, que puede conducir a mejores tratamientos ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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