Poner una proteína a toda marcha para curar lesiones de la médula espinal
Nuevas neuronas espinales convertidas a partir de glía. Crédito: UT Southwestern Medical Center
Usando ingeniería genética, investigadores de UT Southwestern y la Universidad de Indiana han reprogramado células formadoras de cicatrices en la médula espinal de ratones para crear nuevas células nerviosas, estimulando la recuperación después de una lesión de la médula espinal. Los hallazgos, publicados en línea hoy en Cell Stem Cell, podrían ofrecer esperanza a los cientos de miles de personas en todo el mundo que sufren una lesión en la médula espinal cada año.
Las células de algunos tejidos del cuerpo proliferan después de una lesión y reemplazan a las células muertas o dañadas como parte de la curación. Sin embargo, explica el líder del estudio Chun-Li Zhang, Ph.D., profesor de biología molecular y becario WW Caruth, Jr. en Investigación Biomédica en UTSW, la médula espinal normalmente no genera nuevas neuronas después de una lesión, un obstáculo clave para la recuperación. Debido a que la médula espinal actúa como un transmisor de señales entre el cerebro y el resto del cuerpo, agrega, su incapacidad para repararse a sí misma detiene permanentemente la comunicación entre estas dos áreas, lo que provoca parálisis, pérdida de sensibilidad y, a veces, consecuencias potencialmente mortales. como la incapacidad de controlar la respiración o la frecuencia cardíaca.
Zhang señala que el cerebro tiene una capacidad limitada para producir nuevas células nerviosas, y depende de las células progenitoras para activar distintas vías regenerativas. Usando este conocimiento como inspiración, él y sus colegas buscaron células que pudieran tener un potencial similar para la regeneración en la médula espinal.
Trabajando con un modelo de ratón con lesión de la médula espinal, los investigadores observaron en los animales lesionados médulas espinales para un marcador que normalmente se encuentra en las neuronas inmaduras. Este marcador no solo estaba presente en la médula espinal después de la lesión, dice Zhang, sino que él y su equipo rastrearon las células que lo producen: células no neuronales llamadas glía NG2.
La glía NG2 sirve como progenitores para células llamadas oligodendrocitos, que producen la capa de grasa aislante que rodea las neuronas. También son bien conocidos por formar cicatrices gliales después de una lesión. El equipo de Zhang demostró que cuando se lesionó la médula espinal, esta glía adoptó transitoriamente marcadores moleculares y morfológicos de neuronas inmaduras.
Para determinar qué causa que cambie la glía NG2, los investigadores se centraron en SOX2, una proteína de células madre inducida por herida Manipularon genéticamente estas células para inactivar el gen que produce esta proteína. Cuando se cortaron las médulas espinales de los ratones que habían sido manipulados, los investigadores vieron muchas menos neuronas inmaduras en los días posteriores a la lesión, lo que sugiere que SOX2 juega un papel clave para ayudar a la glía NG2 a producir estas células. Sin embargo, incluso con niveles normales de SOX2, estas neuronas inmaduras nunca maduraron para reemplazar a las afectadas por la lesión.
Tomando un camino opuesto, Zhang y sus colegas usaron una técnica de manipulación genética diferente para hacer que la glía NG2 sobreprodujera SOX2. Curiosamente, en las semanas posteriores a la lesión de la médula espinal, los ratones con esta manipulación produjeron decenas de miles de nuevas neuronas maduras. Investigaciones posteriores demostraron que estas neuronas se integraron en el área lesionada, haciendo las nuevas conexiones con las neuronas existentes que son necesarias para transmitir señales entre el cerebro y el cuerpo.
Aún más prometedor, dice Zhang, es que esta ingeniería genética condujo a mejoras funcionales después de una lesión de la médula espinal. Los animales diseñados para producir en exceso SOX2 en su glía NG2 se desempeñaron notablemente mejor en las habilidades motoras semanas después de la lesión de la médula espinal en comparación con aquellos que produjeron cantidades normales de SOX2. Las razones de este rendimiento mejorado parecen ser múltiples. Estos animales no solo tenían nuevas neuronas que parecían reemplazar a las dañadas durante la lesión, explica Zhang, sino que también tenían mucho menos tejido cicatricial en el lugar de la lesión que podría dificultar la recuperación.
Zhang señala que, Eventualmente, los investigadores podrán descubrir formas seguras y efectivas de sobreproducir SOX2 en pacientes humanos con lesión de la médula espinal, ayudando a reparar sus lesiones con nuevas neuronas y reduciendo la formación de tejido cicatricial.
«El campo de la lesión de la médula espinal ha investigado extensamente tratando de curar el daño con células madre que producen nuevas neuronas, pero lo que proponemos aquí es que es posible que no necesitemos trasplantar células desde el exterior», dice Zhang. «Al alentar a la glía NG2 a producir más SOX2, el cuerpo puede producir sus propias neuronas nuevas, reconstruyéndolas desde adentro».
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Las células madre de la médula espinal pueden ayudar a reparar después de una lesión Más información: Cell Stem Cell (2021). dx.doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.009 Información de la revista: Cell Stem Cell
Proporcionado por UT Southwestern Medical Center Cita: Putting a protein into overdrive to cura las lesiones de la médula espinal (2021, 5 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-protein-overdrive-spinal-cord-injuries.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.