Células madre neuronales humanas impulsan la regeneración de la columna vertebral en ratas

Células madre neuronales humanas impulsan la regeneración de la columna vertebral en ratas


Los investigadores financiados por el NIBIB generaron líneas estables de células madre neurales de la médula espinal en una placa de laboratorio. Una vez trasplantadas en un modelo de rata de lesión de la médula espinal, las células permitieron la regeneración robusta de neuronas funcionales a lo largo de la longitud de la columna vertebral.

El equipo de investigación de la Universidad de California, San Diego, utilizó células madre pluripotentes humanas (hPSC) para crear y mantener células madre neurales de la médula espinal (NSCs) que se convirtieron en múltiples tipos de neuronas cuando se trasplantaron en un modelo de rata de lesión de la médula espinal. Las NSC regeneraron extensas regiones de la médula espinal y un gran número de axones funcionales que se extendieron en largas distancias para inervar sus tejidos diana. Los estudios fueron apoyados, en parte, por el Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas (NIBIB) y se informaron en la edición de septiembre de Nature Methods 1 .

"Los científicos han estado muy entusiasmados con el potencial de usar células madre neurales para tratar una serie de trastornos de la médula espinal que incluyen lesiones de la médula espinal, esclerosis lateral amiotrófica y atrofia muscular espinal", dijo Rosemarie Hunziker, Ph.D., directora de NIBIB Programa de regeneración de tejidos. "Sin embargo, un verdadero cuello de botella para llevar esta innovación a los pacientes es la capacidad de controlar la identidad de la célula como una célula nerviosa funcional particular, al tiempo que conserva su capacidad de proliferar y proporcionar una gran cantidad de estas células".

La investigación fue dirigida por el autor principal Mark H. Tuszynski, MD, Ph.D., Profesor de Neurociencias, Centro para la Reparación Neural, Universidad de California, San Diego. El desafío para Tuszynski y sus colegas fue desarrollar un sistema para hacer crecer grandes cantidades de NSC en cultivos celulares para usarlas como una fuente confiable para el trasplante. El problema que tuvieron que superar fue la tendencia de estas células a transformarse en diferentes tipos de células neurales, lo que hace que dejen de crecer. Esto limita severamente el número de NSCs indiferenciadas que pueden producirse para experimentos.

El grupo utilizó células madre embrionarias humanas (hESC) tratadas con varias combinaciones de proteínas, como el factor de crecimiento de fibroblastos, que estimula el crecimiento. Una adición importante a la mezcla, que impulsó aún más el crecimiento celular indiferenciado, fueron las proteínas que bloquean los factores en la célula que inhiben el crecimiento. "Nuestra combinación impulsó el crecimiento celular y eliminó los factores que bloquean el crecimiento celular, lo que resulta en una línea celular de células madre neurales de la médula espinal que pudimos seguir creciendo y expandiendo", dijo Tuszynski.

Un aspecto crítico del nuevo sistema de cultivo celular fue que mantuvo a las células creciendo como células madre neurales, al tiempo que mantenían su capacidad de convertirse en diferentes tipos de células neurales cuando se colocaban en un entorno como el sitio de lesión espinal en el modelo de rata.

"Con la capacidad de expandir y mantener un gran número de células madre neurales indiferenciadas, creemos que el avance a los ensayos clínicos en humanos podría ser en un plazo de tan solo cinco años", dijo la primera autora, Hiromi Kumamaru, MD, Ph.D. "Sin embargo, la seguridad y la eficacia de las células primero deberán establecerse en estudios adicionales en ratas y primates no humanos".

Más allá de las terapias de trasplante, Tuszynski explicó que su capacidad para diferenciar las NSC en múltiples tipos de neuronas de la médula espinal debería ser extremadamente valiosa para el modelado de enfermedades en cultivos celulares para probar terapias potenciales para una variedad de trastornos neuronales, como esclerosis lateral amiotrófica y atrofias musculares progresivas.