Un estudio revela que el tejido de la médula espinal humana cultivado en laboratorio muestra signos de reparación tras una lesión.

Una nueva investigación revela los primeros modelos de lesión medular humana cultivados en laboratorio, probados con una terapia experimental que promueve la regeneración nerviosa. Un experto israelí lo considera un avance importante, pero advierte que la restauración de las fibras nerviosas en personas sigue siendo muy compleja.

Investigadores de la Universidad Northwestern han informado de un avance significativo en la investigación de lesiones medulares, al demostrar signos tempranos de reparación nerviosa en tejido humano cultivado en laboratorio.

El estudio, publicado en la revista Nature Biomedical Engineering, describe por primera vez modelos de laboratorio que imitan lesiones medulares humanas y prueban un tratamiento experimental que ya ha mostrado resultados prometedores en estudios con animales.

Para llevar a cabo la investigación, los científicos desarrollaron organoides medulares humanos, diminutos tejidos tridimensionales cultivados a partir de células madre humanas que replican características clave de la médula espinal, como neuronas, células de soporte y células inmunitarias del sistema nervioso. Utilizando estos tejidos, el equipo pudo recrear lesiones medulares características en el laboratorio y probar terapias directamente en tejido humano, en lugar de depender únicamente de modelos animales.

Lesiones que simulan cirugía y trauma

Los investigadores crearon dos tipos de lesiones en los organoides: un corte agudo que simulaba un daño quirúrgico y una lesión por compresión similar a un traumatismo por accidentes automovilísticos o caídas graves. En ambos casos, observaron muerte neuronal inmediata, una respuesta inflamatoria y la formación de tejido cicatricial conocido como cicatriz glial, un proceso bien documentado que dificulta la regeneración de las fibras nerviosas tras una lesión medular.

Tras la lesión, los organoides se trataron con una terapia experimental basada en estructuras supramoleculares de anfifilos peptídicos, pequeñas moléculas capaces de autoensamblarse en estructuras dinámicas dentro del tejido. Los investigadores las han denominado «moléculas danzantes» debido a sus propiedades de movimiento y cambio de forma, diseñadas para influir en el entorno que rodea a las células nerviosas y fomentar la reparación. La misma terapia demostró previamente en ratones la capacidad de revertir la parálisis tras una lesión medular aguda y grave.

Según los investigadores, los tejidos tratados mostraron cambios notables. El tejido glial cicatricial se redujo significativamente, los niveles de factores promotores de inflamación disminuyeron y comenzó a surgir la regeneración de axones y neuritas, proyecciones nerviosas esenciales para la transmisión de señales en el sistema nervioso.

El equipo también incorporó microglía, las células inmunitarias del sistema nervioso central, en los organoides. Estas células suelen estar ausentes en estos modelos. Su inclusión permitió que el tejido respondiera a la lesión de una forma más parecida a la que ocurre en una médula espinal humana real, lo que refuerza la relevancia del modelo para futuras pruebas terapéuticas.

El mayor desafío de las lesiones de médula espinal

El Dr. Itzhak Engel, jefe de la unidad de cirugía de columna del Centro Médico Meir, afirmó que comprender la importancia de estos estudios requiere reconocer qué distingue a las lesiones de médula espinal de otras lesiones nerviosas.

“En las lesiones de médula espinal, el problema no es simplemente un nervio desgarrado, sino una compleja respuesta corporal al trauma”, explicó Engel. “Se forma una cicatriz que bloquea el paso de las fibras nerviosas y, al mismo tiempo, la porción del nervio más allá del lugar de la lesión se degenera, un proceso natural que dificulta enormemente la recuperación”.

Señaló que, a diferencia de los nervios periféricos de los brazos o las piernas, la médula espinal contiene una enorme cantidad de fibras nerviosas muy largas que recorren vías complejas y no uniformes a lo largo de distancias considerables para llegar a los músculos y otros objetivos.

“Incluso si imaginamos por un momento que no se forma cicatriz, sería necesario reconstruir todas esas fibras exactamente en el mismo orden y conectar cada una a su objetivo preciso”, explicó, comparando la médula espinal con un armario eléctrico densamente cableado. No basta con reemplazar los cables. Cada uno debe reconectarse a la salida correcta.

Con el tiempo, el tejido cicatricial se engrosa y se convierte en una barrera física, lo que limita aún más la capacidad de las fibras nerviosas de nueva formación para cruzar el lugar de la lesión. «Todos estos factores explican por qué, en pacientes que desarrollan parálisis tras una lesión medular, la probabilidad de una mejora significativa es muy baja», afirmó Engel.

La mayoría de las investigaciones en este campo, añadió Engel, se centran en reducir la formación de cicatrices y permitir la regeneración de las células que forman las fibras nerviosas. Señaló que investigadores israelíes, incluido un equipo de la Universidad de Tel Aviv dirigido por el profesor Tal Dvir, también están desarrollando implantes de médula espinal basados ​​en células madre que han demostrado recuperación funcional en estudios con animales y se espera que avancen hacia ensayos iniciales de uso compasivo en humanos, a la espera de las aprobaciones regulatorias.

Comprendiendo los mecanismos de la lesión y la recuperación

El profesor Samuel I. Stupp, quien dirigió el estudio de Northwestern, enfatizó la importancia de probar terapias directamente en tejido humano.

Uno de los aspectos más emocionantes de los organoides es que podemos usarlos para probar nuevas terapias en tejido humano. Stupp afirmó, según el sitio web de TechJuice, que «a falta de un ensayo clínico, es la única manera de lograr este objetivo».

Añadió que el equipo desarrolló intencionalmente dos modelos de lesión diferentes para comprobar si la respuesta de los organoides al tratamiento se asemejaría a los hallazgos de estudios con animales.

«Tras aplicar nuestra terapia, la cicatriz glial se desvaneció significativamente hasta volverse prácticamente imperceptible, y observamos el crecimiento de neuritas, similar a la regeneración axonal observada en animales», declaró Stupp. «Para nosotros, esto sugiere que la terapia tiene buenas posibilidades de funcionar en humanos». Dr. Engel: «El camino hacia la curación en humanos aún es muy largo» (Foto: Shutterstock)

En estudios previos con animales, una sola inyección de la terapia administrada aproximadamente 24 horas después de una lesión grave ayudó a ratones a recuperar la capacidad de caminar en cuestión de semanas. El estudio actual no evaluó la recuperación funcional, pero documentó cambios estructurales y biológicos consistentes con los procesos conocidos de reparación nerviosa.

Los investigadores enfatizaron que su objetivo no es diseñar una médula espinal completa en el laboratorio, sino crear una plataforma de investigación que profundice la comprensión de cómo se producen las lesiones y la recuperación, y evaluar los tratamientos con mayor precisión y seguridad antes de avanzar a los ensayos clínicos en humanos.

Los nuevos modelos, afirman, podrían acelerar el desarrollo de tratamientos para las lesiones de la médula espinal y, en el futuro, también podrían contribuir a la investigación y los avances terapéuticos para otros daños del sistema nervioso central causados ​​por traumatismos o enfermedades.

El Dr. Engel advirtió contra la sobreinterpretación de los hallazgos. «En los estudios, vemos que los ratones vuelven a caminar, pero la diferencia entre el cuerpo de un ratón y el de un humano es enorme», dijo. «Las distancias son mayores, el sistema es mucho más complejo y el desafío principal es cómo garantizar que Las nuevas células llegan exactamente al destino final correcto. El camino hasta la cura en humanos aún es muy largo.