La terapia con células madre corrige la función del cráneo y el cerebro en un modelo de ratón con trastorno infantil
Un tratamiento basado en células madre administrado a ratones jóvenes con craneosinostosis regeneró las articulaciones flexibles entre los huesos del cráneo y restauró la forma y el tamaño del cráneo (derecha), en comparación con los animales no tratados (izquierda), como se muestra en esta representación 3D. Crédito: Amanda Frataccia, USC
Usando células madre para regenerar partes del cráneo, los científicos corrigieron la forma del cráneo y revirtieron los déficits de aprendizaje y memoria en ratones jóvenes con craneosinostosis, una condición que se estima afecta a 1 de cada 2500 bebés nacidos en los Estados Unidos , según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. La única terapia actual es la cirugía compleja dentro del primer año de vida, pero los defectos del cráneo a menudo regresan después. El estudio, respaldado por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial (NIDCR), podría allanar el camino para terapias más efectivas y menos invasivas para niños con craneosinostosis. Los hallazgos se publicaron el 7 de enero de 2021 en Cell.
«Este es un estudio fundamental que demuestra tanto la regeneración estructural como la restauración funcional en un modelo animal de craneosinostosis», dijo Lillian Shum, Ph.D., directora de la División de Investigación Extramuros del NIDCR. «Tiene un gran potencial para traducirse en el tratamiento de la condición humana».
Los bebés sanos nacen con suturastejido flexible que llena el espacio entre los huesos del cráneo que permite que el cráneo se expanda a medida que el cerebro crece rápidamente en los primeros años de vida. En la craneosinostosis, uno o más suturas se convierten en hueso demasiado pronto, cerrando la brecha entre las placas del cráneo y provocando un crecimiento anormal. El aumento resultante en la presión dentro del cráneo puede causar cambios físicos en el cerebro que conducen a problemas de pensamiento y aprendizaje.
«La conexión entre los cambios en el cráneo y el desarrollo de déficits cognitivos no se había explorado completamente», dijo Yang Chai, DDS, Ph.D., director del Centro de Biología Molecular Craneofacial y decano asociado de investigación. arch de la Escuela de Odontología Herman Ostrow de la Universidad del Sur de California, Los Ángeles, quien dirigió el estudio. «Queríamos saber si restaurar las suturas podría mejorar la función neurocognitiva en ratones con mutaciones en un gen que causa craneosinostosis tanto en ratones como en humanos».
Se cree que ese gen, llamado TWIST1, es importante para la formación de suturas durante el desarrollo. En humanos, las mutaciones en este gen pueden conducir al síndrome de Saethre-Chotzen, una condición genética caracterizada por craneosinostosis y otras anomalías esqueléticas.
Para ver si las suturas flexibles podrían restaurarse en ratones con craneosinostosis debido a mutaciones en Twist1, los científicos se centraron en un grupo de células madre que normalmente se encuentran en suturas sanas. Estudios previos del grupo indicaron que estas células madre llamadas células Gli1+ son clave para mantener intactas las suturas del cráneo de ratones jóvenes. El equipo también descubrió que las células Gli1+ se agotan en las suturas de ratones que desarrollan craneosinostosis debido a mutaciones en Twist1. Chai y sus colegas razonaron que reponer las células podría ayudar a regenerar las suturas flexibles en los animales afectados.
Para probar esta idea, los investigadores agregaron células Gli1+ de ratones sanos a un gel biodegradable. Depositaron la mezcla en ranuras destinadas a recrear el espacio donde habían estado las suturas del cráneo en ratones con craneosinostosis.
Las imágenes del cráneo y el análisis de tejidos revelaron que después de seis meses, se habían formado nuevas suturas fibrosas en las áreas tratadas y que el nuevo tejido permaneció intacto incluso después de un año. Por el contrario, los mismos surcos se cerraron en ratones que recibieron un gel que carecía de células Gli1+.
Un análisis más detallado mostró que las células Gli1+ en las suturas regeneradas tenían diferentes orígenes: algunas descendían de las células que se habían implantado, mientras que otros eran propios de los animales, habiendo migrado de áreas cercanas. Los hallazgos sugieren que la implantación de células Gli1+ conduce a la regeneración de la sutura en parte mediante el reclutamiento de células madre Gli1+ nativas para ayudar en el proceso.
Experimentos adicionales mostraron que los ratones con craneosinostosis no tratados tenían una mayor presión dentro de sus cráneos y un rendimiento deficiente en pruebas de memoria social y espacial y aprendizaje motor. Después del tratamiento, todas estas medidas volvieron a los niveles típicos de los ratones sanos. Las formas del cráneo de los ratones tratados también se corrigieron parcialmente.
El tratamiento también revirtió la pérdida de volumen cerebral y de células nerviosas en áreas involucradas en el aprendizaje y la memoria. Según los científicos, este hallazgo arroja luz sobre los mecanismos subyacentes al deterioro de la función cerebral y su mejora después de la regeneración con suturas.
«Hemos descubierto que la regeneración con suturas basada en células madre Gli1+ restaura no solo la forma del cráneo sino también funciones neurocognitivas en un modelo de craneosinostosis en ratones», dijo Chai.
Los científicos señalan que queda más trabajo antes de que una intervención de este tipo pueda probarse en humanos, incluidos estudios para determinar el momento óptimo de la cirugía y la fuente ideal y la cantidad de células madre.
«Este estudio proporciona una base para los esfuerzos por desarrollar una estrategia terapéutica basada en células madre menos invasiva que pueda beneficiar a los pacientes que padecen este trastorno devastador», dijo Chai.
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El descubrimiento podría conducir a un tratamiento biológico para defectos congénitos comunes Más información: Yu, M. et al. La regeneración de la sutura craneal mitiga los defectos craneales y neurocognitivos en la craneosinostosis. Célula. 7 de enero de 2021. DOI: 10.1016/j.cell.2020.11.037 Información de la revista: Cell
Proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud Cita: Terapia con células madre corrige la función del cráneo y el cerebro en un modelo de trastorno infantil en ratones (7 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-stem-cell-therapy-skull-brain.html Este documento es 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.