Se trata de una terapia inyectable de nanofibras para la que sus descubridores han solicitado autorización para aplicarla en pacientes con lesiones medulares
12 nov 2021 . Actualizado a las 08:59 h.Cuando la médula espinal se quiebra el daño es irreparable y las consecuencias inevitables: se pierde la movilidad. Y, a día de hoy, es imposible que lesionados medulares en silla de ruedas vuelvan a caminar. Por mucho que se haya intentado y aunque existan aproximaciones esperanzadoras, la ciencia aún no ha podido dar una respuesta al viejo y fallido sueño del actor Christopher Reeve, el Superman que se quedó tetrapléjico tras caerse de un caballo.
Pero ahora el desafío, aunque aún lejano, parece un poco más cerca de alcanzarse tras la innovadora investigación de un grupo de investigadores de la Universidad de Northwestern (EE.UU.) y del Instituto de Bioingeniería de Cataluña, que han desarrollado una nueva terapia inyectable que utiliza nanofibras sintéticas para reparar lesiones medulares. De momento han logrado revertir la parálisis a ratones que han recuperado la movilidad al cabo de cuatro después de recibir la inyección.
La investigación, liderada por Samuel Stupp y que tiene como primera autora a la española Zaida Álvarez Pinto, se ha publicado en la revista científica Science. La terapia inyectable usa «moléculas danzantes» para revertir la parálisis y reparar el tejido después de lesiones graves de la médula espinal.
Se trata todavía de un experimento, pero dado que en la actualidad no existe ninguna terapia que desencadene la regeneración de la médula espinal, los investigadores han iniciado los trámites para trasladar la terapia a los pacientes. «Vamos a ir directamente a la Agencia de Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos para iniciar el proceso de aprobación de esta nueva terapia para su uso en pacientes humanos, que actualmente tienen muy pocas opciones de tratamiento», explica Samuel Stupp.
Una vez que la terapia realiza su función, los materiales se biodegradan en 12 semanas en nutrientes para las células y luego desaparecen por completo del cuerpo sin efectos secundarios notables. Este es el primer estudio en el que los investigadores controlan el movimiento colectivo de moléculas a través de cambios en la estructura química de las nanofibras para aumentar la eficacia terapéutica.
El objetivo del estudio ha sido encontrar una terapia que pueda evitar que las personas queden paralíticas después de un trauma o enfermedad grave en la médula espinal. Durante décadas, esto ha sido un gran desafío para los científicos porque el sistema nervioso central, que incluye el cerebro y la médula espinal, no tiene ninguna capacidad significativa para repararse después de una lesión o después del inicio de una enfermedad degenerativa.
Las células y sus receptores están en constante movimiento, de forma que lo que los investigadores han imaginado es que si las moléculas usadas en el tratamiento se mueven más rápidamente encontrarán estos receptores con más frecuencia. Por otro lado, moléculas lentas y no tan sociables, probablemente nunca entraran en contacto con los receptores de las células.
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.
«El secreto detrás de este nuevo y revolucionario tratamiento terapéutico es sintonizar el movimiento de las moléculas para que puedan encontrar y activar adecuadamente los receptores celulares en constante movimiento», apunta Zaida Álvarez Pinto, actualmente investigadora del grupo Biomateriales para terapia regenerativa.
«La innovación clave en nuestra investigación, que nunca se había hecho antes, es controlar el movimiento colectivo de más de 100.000 moléculas dentro de nuestras nanofibras. Al hacer que las moléculas se muevan, bailen o incluso salten temporalmente de estas estructuras, conocidas como polímeros supramoleculares, pueden conectarse de manera más eficaz con los receptores de las células, que se mueven constantemente», explica Samuel Stupp.
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 perfeccionado funcionaron mejor durante las pruebas in vitro con células humanas, lo que indica una mayor bioactividad y señalización celular.
Al enviar señales bioactivas para hacer que el tejido se repare y se regenere, la terapia revolucionaria mejoró drásticamente la médula espinal gravemente lesionada. Una vez conectadas a los receptores, las moléculas en movimiento desencadenan señales en cascada, críticas para la reparación de la médula espinal.
Por un lado, inducen la regeneración de los axones de las neuronas de la médula lesionadas. Al igual que los cables eléctricos, los axones envían señales entre el cerebro y el resto del cuerpo, y si sufren cortes o daños se provoca la pérdida de sensibilidad en el cuerpo o incluso la parálisis.
Por otro lado, ayuda a las neuronas a sobrevivir después de la lesión, hace proliferar otros tipos celulares y promueve el crecimiento 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 (la capa aislante importante para transmitir las señales eléctricas) y reduce el tejido que actúa como barrera física para 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 muy cara.
«Nuestras señales sintéticas son proteínas cortas y modificadas que, cuando se unen entre sí, tendrán bioactividad durante semanas en el tejido. El resultado final es una terapia que es menos costosa de producir y dura mucho más», explica Zaida Álvarez Pinto.
Si bien la nueva terapia podría usarse para prevenir la parálisis después de un trauma mayor (accidentes automovilísticos, caídas, accidentes deportivos y heridas de bala), así como de enfermedades, probablemente el descubrimiento subyacente, relacionado con el movimiento supramolecular como 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», explica Stupp. «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 diferentes objetivos biomédicos», concluye.
