Reparación de nervios, con ayuda de células madre

D. Kacy Cullen. Crédito: Eric Sucar

Un nuevo enfoque para reparar los nervios periféricos combina el poder regenerador de las células madre mesenquimales derivadas de la encía con un andamiaje biológico para permitir la recuperación funcional de los nervios después de una lesión facial, según un estudio realizado por un grupo interdisciplinario equipo de la Facultad de Medicina Dental y la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania.

Al enfrentarse a la reparación de una lesión nerviosa importante en la cara o la boca, los cirujanos expertos pueden extraer un nervio de un brazo o una pierna y utilizarlo para restaurar el movimiento o la sensibilidad en el sitio original del trauma. Este enfoque, conocido como autoinjerto de nervio, es el tratamiento estándar para la reparación de nervios, pero tiene sus deficiencias. Además de afectar una parte del cuerpo previamente ilesa, el procedimiento no siempre resulta en un nuevo crecimiento completo y funcional de los nervios, especialmente en el caso de lesiones más grandes.

Los científicos y los médicos han estado empleando recientemente una estrategia diferente para el crecimiento funcional de los nervios. nervios que involucran andamios disponibles comercialmente para guiar el crecimiento del nervio. En enfoques experimentales, estos andamios se infunden con factores de crecimiento y células para apoyar la regeneración. Pero hasta la fecha, estos esfuerzos no han sido completamente exitosos. La recuperación puede ser insuficiente debido a que no se ha podido persuadir a un gran número de axones en regeneración para que crucen el injerto y luego maduren adecuadamente y vuelvan a producir mielina, el material aislante alrededor de los nervios periféricos que les permite activarse rápida y eficientemente.

En un enfoque innovador para la reparación nerviosa guiada, compartido en la revista npj Regenerative Medicine, el equipo de Penn convenció a las células madre mesenquimales derivadas de la encía humana (GMSC) para que crecieran células similares a las de Schwann, las células pro-regenerativas del sistema nervioso periférico que producen mielina y factores de crecimiento neural. El trabajo actual demostró que infundir un andamio con estas células y usarlas para guiar la reparación de lesiones del nervio facial en un modelo animal tuvo la misma eficacia que un procedimiento de autoinjerto.

«En lugar de un autoinjerto, que causa morbilidad innecesaria, queríamos crear un enfoque biológico y usar la capacidad de regeneración de las células madre», dice Anh Le, autor principal del estudio y presidente y profesor en el Departamento de Cirugía/Farmacología Oral y Maxilofacial en la Escuela de Medicina Dental de Penn . «Poder recrear células nerviosas de esta manera es realmente un nuevo paradigma».

Durante más de una década, el laboratorio de Le ha sido pionero en el uso de GMSC para tratar varias enfermedades inflamatorias y regenerar una variedad de Tipos de tejido craneofacial. El tejido gingival se extrae fácilmente y cicatriza rápidamente, lo que ofrece una fuente accesible de GMSC. De hecho, el tejido gingival a menudo se descarta de los procedimientos dentales de rutina. Le dice que el potencial de las GMSC para ayudar en la regeneración de los nervios también se debe en parte al linaje común de las células. «Embriológicamente, sabemos que el tejido craneofacial se deriva de las mismas células progenitoras de la cresta neural que los nervios», dice Le. «Eso es parte de la belleza de este sistema».

Le y sus colegas dirigidos por Qunzhou Zhang, ahora miembro de la facultad de Penn Dental Medicine, pudieron aplicar su conocimiento previo de las GMSC para cultivarlas en un colágeno. matriz utilizando condiciones específicas que alentaron a las células a crecer más como las células de Schwann, la identidad de las células se confirmó con una variedad de marcadores genéticos.

«Observamos este fenómeno muy interesante», dice Le, «que cuando cambió la densidad de la matriz y suspendió las células tridimensionalmente, cambiaron para tener más propiedades de la cresta neural, como las células de Schwann».

Para hacer avanzar el trabajo, Le contactó a D. Kacy Cullen, una bioingeniera que ha trabajado en la reparación de nervios durante 15 años. Cullen y sus colegas tienen experiencia en la creación y prueba de materiales de andamios nerviosos.

Usando andamios disponibles comercialmente para el crecimiento de los nervios, los investigadores introdujeron las células en hidrogel de colágeno. «Las células migran al injerto de nervio y crean una lámina de células de Schwann», dice Le. «Al hacerlo, están formando la guía nerviosa funcionalizada para guiar la generación de axones en el espacio dejado por una lesión».

«Para obtener células anfitrionas de Schwann en todo un bioandamio, básicamente se aproxima a la reparación natural del nervio «, dice Cullen. De hecho, cuando los grupos de Le y Cullen colaboraron para implantar estos injertos en roedores con una lesión en el nervio facial y luego probaron los resultados, vieron evidencia de una reparación funcional. Los animales tenían menos caída facial que los que recibieron un injerto «vacío» y se restableció la conducción nerviosa. Las células madre implantadas también sobrevivieron en los animales durante meses después del trasplante.

«Los animales que recibieron conductos nerviosos cargados con las células infundidas tuvieron un rendimiento similar al del grupo que recibió un autoinjerto para su reparación». él dice. «Cuando se puede igualar el rendimiento del procedimiento estándar sin una segunda cirugía para adquirir el autoinjerto, definitivamente se trata de una tecnología que se debe seguir».

Si bien el estudio actual funcionó para reparar un pequeña brecha en un nervio, los investigadores tienen como objetivo continuar refinando el método para tratar de reparar brechas más grandes, como suele ocurrir cuando el cáncer oral requiere la extirpación quirúrgica de un tumor. «El campo necesita desesperadamente lo que se ha denominado ‘andamios vivientes’ para dirigir el nuevo crecimiento», dice Cullen.

Le señala que este enfoque brindaría a los pacientes con cáncer oral o trauma facial la oportunidad de usar su propio tejido para recuperar la función motora y la sensación y tener mejoras cosméticas después de una reparación.

Y aunque el grupo de Le se enfoca en la cabeza y el cuello, el trabajo adicional en este modelo podría traducirse en la reparación de nervios en otras áreas del cuerpo como bien. «Espero que podamos seguir avanzando hacia la aplicación clínica», dice ella.

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Se necesitan muchos nervios: los científicos crean células para ayudar a reparar los nervios periféricos Más información: Qunzhou Zhang et al, Harnessing 3D collagen hydrogel-directed conversion of human GMSCs into Células similares a SCP para generar conductos nerviosos funcionalizados, npj Regenerative Medicine (2021). DOI: 10.1038/s41536-021-00170-y Proporcionado por la Universidad de Pensilvania Cita: Reparación de nervios, con ayuda de células madre (7 de octubre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress. com/news/2021-10-nerve-stem-cells.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.