La estimulación eléctrica dirige las células madre neurales
Las células madre neurales humanas (verde) guiadas por estimulación eléctrica migraron y colonizaron la zona subventricular de ratas’ sesos. Esta imagen se tomó tres semanas después de la estimulación.JUNFENG FENG/UC DAVIS, SACRAMENTO AND REN JI HOSPITAL, SHANGHAINLas células madre neurales normalmente van con el flujo de guías químicas. Pero con un poco de estimulación eléctrica se les puede persuadir para que vayan por el otro lado, según muestra un nuevo estudio.
Cuando los científicos aplicaron corriente eléctrica a las células madre neurales humanas inyectadas en ratas’ cerebros, las células se movieron hacia los animales’ zona subventricular y ventrículo lateral, en lugar de hacia su bulbo olfatorio, el destino por defecto. El resultado, publicado el 29 de junio en Stem Cell Reports, sugiere que algún día la estimulación eléctrica podría usarse para guiar a las células madre neurales a los sitios dañados del cerebro.
“Esto es el primer estudio que he visto donde la estimulación se realiza con electrodos en el cerebro y ha sido…
No esperaba que la dirección de las células pudiera invertirse, el coautor del estudio Min Zhao de la Universidad de California , Davis, le dice a El científico. Las moléculas que dirigen el flujo de células en el cerebro son muy dominantes, dice. Ver que la estimulación eléctrica puede revertir las direcciones en las que viajan las células muestra que la técnica es incluso más poderosa de lo que pensábamos para guiar a las células madre neurales.
Los investigadores están interesados en apoderarse de las células madre neurales para conducirlas al tejido que ha sido dañados por enfermedades, como el Parkinson, o por lesiones graves, como un derrame cerebral o impactos, y regenerar células sanas. Las células madre neurales de los mamíferos se almacenan en lo profundo del cerebro en la zona subventricular y el hipocampo, y necesitan viajar largas distancias para llegar a las células dañadas en la corteza o en otros lugares. Las señales químicas y celulares estimulan el movimiento de las células madre neurales, pero para las terapias con células madre, los investigadores necesitan formas más directas de guiar a las células, dice Zhao.
Los investigadores han estado trabajando con guías químicas para hacer que las células se muevan. confiando en los que ya están en el cerebro y los desarrollados en el laboratorio y administrados como medicamentos. Estudios anteriores también han demostrado que la estimulación eléctrica podría persuadir a las células en un plato para que se muevan. Pero hacer que eso sucediera en un animal vivo parecía ser mucho más desafiante. Todas las células nerviosas del cerebro pueden verse influenciadas por la estimulación eléctrica. Zhao y sus colegas tuvieron que descubrir cómo hacer que solo las células madre neurales inyectadas respondieran a esa estimulación.
En el nuevo estudio, los investigadores inyectaron células madre neurales humanas, marcadas con el marcador fluorescente EGFP, en el medio de la corriente de migración rostral de cerebros de ratas. Esa corriente generalmente guía las células nerviosas nacientes hacia el bulbo olfatorio. Pero cuando se implantaron electrodos en los cerebros de las ratas y se dirigió la corriente contra el flujo regular de la corriente de migración rostral, las células inyectadas se movieron en la dirección opuesta.
Después de tres semanas y nuevamente después de cuatro meses, las células todavía parecía estar migrando y congregándose en la zona subventricular y el ventrículo lateral. Hubo signos de que algunas se habían diferenciado en neuronas, astrocitos, microglia u oligodendrocitos, también un cambio en la identidad celular que sugiere que las células podrían integrarse en la red neuronal y posiblemente reemplazar las células dañadas.
Evan Snyder de la El Instituto de Descubrimiento Médico Sanford Burnham Prebys dice que los datos son convincentes de que las células están respondiendo a la corriente eléctrica. El trabajo es una prueba de concepto interesante, le dice a The Scientist, pero el desafío será, ¿cómo usamos esto en un entorno clínico?
Trounson señala que los roedores Los cerebros y los cerebros humanos son diferentes, por lo que sería necesario realizar pruebas de la técnica en primates para ver si funciona de manera similar. Él y Snyder se preguntan si los pacientes querrían que se implantaran electrodos en el cerebro para impulsar ese movimiento de células. Trounson reconoce que implantar electrodos en el cerebro humano no es una práctica habitual para tratar pacientes con estimulación cerebral profunda, por lo que la técnica no es del todo novedosa. Pero las opciones para una estimulación eléctrica menos invasiva serían útiles, dice.
El equipo de Zhaos está organizando estudios con primates y buscando una aplicación menos invasiva que envíe estimulación eléctrica a través del cráneo. Él dice que usar la técnica para reparar enfermedades neurodegenerativas está un poco en el futuro, pero cree que el resultado es un gran paso hacia eso.
JF Feng et al., Guía eléctrica de células madre humanas en el cerebro de rata, Stem Cell Reports, doi:10.1016/j.stemcr.2017.05.035, 2017.
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