Investigadores de la Universidad de Northwestern han desarrollado un nuevo modelo humano para estudiar las lesiones de la médula espinal, utilizando organoides – estructuras tridimensionales cultivadas en laboratorio a partir de células madre– que imitan el tejido de la médula espinal. Estos organoides son lesionados intencionalmente, ya sea con un corte de bisturí o una fuerza de compresión, para replicar los daños que ocurren en lesiones reales.
El daño resultante desencadena una reacción en cadena similar a la que se observa en las lesiones de la médula espinal: muerte de células nerviosas, señales inmunitarias y la formación de una cicatriz que impide la regeneración de las fibras nerviosas. Ahora, el equipo ha descubierto que un tratamiento que previamente demostró ser prometedor en ratones también puede promover la reparación en estos organoides humanos.
Este enfoque innovador se basa en un gel compuesto por “moléculas danzantes”, nanofibras diseñadas para moverse e interactuar con los receptores de las células nerviosas, con el objetivo de estimular el crecimiento de nuevas conexiones a través del tejido dañado. Los resultados de la investigación, publicados en Nature Biomedical Engineering, ofrecen un nuevo modelo humano que se comporta de manera similar a una médula espinal lesionada.
Lesión en Miniatura
Los organoides han transformado la investigación biomédica al proporcionar a los científicos versiones miniaturizadas de órganos humanos para estudiar en el laboratorio. Estas estructuras no pueden pensar, moverse o funcionar como órganos completos, pero pueden reproducir comportamientos celulares clave que de otro modo serían difíciles de observar.
Crear un organoide de la médula espinal es particularmente desafiante, ya que es una red compleja de neuronas, células de soporte y células inmunitarias cuyas interacciones determinan si una lesión sana o se convierte en parálisis permanente.
Moléculas Danzantes
El tratamiento experimental probado en los organoides se basa en moléculas peptídicas que se autoensamblan en nanofibras, formando un andamio suave alrededor del tejido lesionado. Estas moléculas transportan una señal biológica conocida como IKVAV, derivada de proteínas que guían naturalmente el crecimiento de los nervios.
Lo que distingue a esta terapia es el movimiento. Las nanofibras están diseñadas para que sus componentes moleculares se desplacen y reorganicen, de ahí el apodo de “moléculas danzantes”. Este movimiento parece ayudar a que las moléculas interactúen con mayor frecuencia con los receptores de las células nerviosas, estimulando el crecimiento. Estudios previos en animales sugirieron que este enfoque podría ser poderoso, con ratones que recuperaron la capacidad de caminar semanas después de una lesión grave.
En los experimentos con organoides, aquellos tratados con las moléculas activas desarrollaron menos tejido cicatricial y mostraron un crecimiento significativo de neuritas, las proyecciones delgadas que incluyen los axones, que transmiten las señales a lo largo de la médula espinal. A pesar de estos resultados prometedores, aún existen obstáculos importantes. Las médulas espinales reales contienen vasos sanguíneos, circuitos neuronales de larga distancia y lesiones que pueden tener años de antigüedad. Los tratamientos que tienen éxito en tejidos miniaturizados aún deben demostrar su seguridad y eficacia en el entorno más complejo del cuerpo humano.
El equipo de Northwestern ya está trabajando en organoides más avanzados, incluyendo versiones que imitan lesiones crónicas e incorporan características biológicas adicionales. Estos modelos podrían ayudar a determinar si la regeneración es posible y cuándo, y para quién podría funcionar mejor.
