Las enfermedades neurodegenerativas dañan y destruyen las neuronas, causando estragos tanto en la salud mental como en la física. La enfermedad de Parkinson, que afecta a más de 10 millones de personas en todo el mundo, no es una excepción. Los síntomas más obvios de la enfermedad de Parkinson surgen después de que la enfermedad daña una clase específica de neuronas ubicadas en el mesencéfalo. El efecto es robar al cerebro la dopamina, un neurotransmisor clave producido por las neuronas afectadas.
En una nueva investigación, Jeffrey Kordower y sus colegas describen un proceso para convertir células no neuronales en neuronas funcionales capaces de residir en el cerebro, enviar sus ramas fibrosas a través del tejido neuronal, formar sinapsis, dispensar dopamina y restaurar las capacidades socavadas por el Parkinson. destrucción de las células dopaminérgicas.
El estudio de prueba de concepto actual revela que un grupo de células diseñadas experimentalmente funciona de manera óptima en términos de supervivencia, crecimiento, conectividad neuronal y producción de dopamina, cuando se implantan en el cerebro de ratas. El estudio demuestra que el resultado de tales injertos neurales es revertir de manera efectiva los síntomas motores debidos a la enfermedad de Parkinson.
La terapia de reemplazo de células madre representa una nueva estrategia radical para el tratamiento del Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas. El enfoque futurista pronto se pondrá a prueba en el primer ensayo clínico de este tipo, en una población específica de pacientes con enfermedad de Parkinson, con una mutación en el gen parkin. El ensayo se llevará a cabo en varios lugares, incluido el Instituto Neurológico Barrow en Phoenix, con Kordower como investigador principal.
El trabajo cuenta con el apoyo de una subvención de la Fundación Michael J. Fox.
«No podemos estar más emocionados por la oportunidad de ayudar a las personas que padecen esta forma genética de la enfermedad de Parkinson, pero las lecciones aprendidas de este ensayo también tendrán un impacto directo en los pacientes que padecen formas esporádicas o no genéticas de esta enfermedad», dijo Kordower. dice.
Kordower dirige el Centro de Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas ASU-Banner en la Universidad Estatal de Arizona y es el Director Distinguido de Charlene y J. Orin Edson en el Biodesign Institute. El nuevo estudio describe en detalle la preparación experimental de células madre aptas para la implantación para revertir los efectos de la enfermedad de Parkinson.
La investigación aparece en el número actual de la revista npj. Medicina Regenerativa de la Naturaleza.
Nuevas perspectivas sobre la enfermedad de Parkinson
No es necesario ser neurocientífico para identificar una neurona. Tales células, con su árbol ramificado de axones y dendritas, son reconocibles al instante y no se parecen a ningún otro tipo de célula en el cuerpo. A través de sus impulsos eléctricos, ejercen un control meticuloso sobre todo, desde el ritmo cardíaco hasta el habla. Las neuronas son también el depósito de nuestras esperanzas y ansiedades, la fuente de nuestra identidad individual.
La degeneración y pérdida de neuronas dopaminérgicas provoca los síntomas físicos de rigidez, temblor e inestabilidad postural que caracterizan la enfermedad de Parkinson. Los efectos adicionales de la enfermedad de Parkinson pueden incluir depresión, ansiedad, déficit de memoria, alucinaciones y demencia.
Debido al envejecimiento de la población, la humanidad se enfrenta a una creciente crisis de casos de enfermedad de Parkinson, y se espera que las cifras aumenten a más de 14 millones en todo el mundo para 2040. Las terapias actuales, que incluyen el uso del fármaco L-DOPA, solo pueden abordar algunos de los síntomas motores de la enfermedad y puede producir efectos secundarios graves, a menudo intolerables, después de 5 a 10 años de uso.
No existe un tratamiento capaz de revertir la enfermedad de Parkinson o detener su avance despiadado. Se necesitan desesperadamente innovaciones con visión de futuro para abordar esta emergencia pendiente.
Un arma (pluri) potente contra el Parkinson
A pesar del atractivo intuitivo de simplemente reemplazar las células muertas o dañadas para tratar enfermedades neurodegenerativas, los desafíos para implantar con éxito neuronas viables para restaurar la función son formidables. Se tuvieron que superar muchos obstáculos técnicos antes de que los investigadores, incluido Kordower, pudieran comenzar a lograr resultados positivos, utilizando una clase de células conocidas como células madre.
El interés en las células madre como una terapia atractiva para una variedad de enfermedades cobró impulso rápidamente después de 2012, cuando John B. Gurdon y Shinya Yamanaka compartieron el Premio Nobel por su avance en la investigación de células madre. Demostraron que las células maduras se pueden reprogramar, haciéndolas «pluripotentes», o capaces de diferenciarse en cualquier tipo de célula en el cuerpo.
Estas células madre pluripotentes son funcionalmente equivalentes a las células madre fetales, que florecen durante el desarrollo embrionario, migran a su lugar de residencia y se convierten en células cardíacas, nerviosas, pulmonares y de otro tipo, en una de las transformaciones más notables de la naturaleza.
alquimia neuronal
Las células madre adultas vienen en dos variedades. Un tipo se puede encontrar en tejidos completamente desarrollados como la médula ósea, el hígado y la piel. Estas células madre son pocas y generalmente se convierten en el tipo de células que pertenecen al tejido del que se derivan.
El segundo tipo de células madre adultas (y el foco de este estudio) se conocen como células madre pluripotentes inducidas (iPSC). La técnica para producir las iPSC utilizadas en el estudio se desarrolla en dos fases. En cierto modo, las células son inducidas a viajar en el tiempo, inicialmente, hacia atrás y luego hacia adelante.
En primer lugar, las células sanguíneas adultas se tratan con factores de reprogramación específicos que hacen que vuelvan a convertirse en células madre embrionarias. La segunda fase trata estas células madre embrionarias con factores adicionales, lo que hace que se diferencien en las células diana deseadas: las neuronas productoras de dopamina.
«El principal hallazgo en el presente documento es que el momento en el que se proporciona el segundo conjunto de factores es crítico», dice Kordower. «Si los trata y los cultiva durante 17 días, y luego detiene sus divisiones y los diferencia, eso funciona mejor».
Neuronas de tono perfecto
Los experimentos del estudio incluyeron iPSC cultivadas durante 24 y 37 días, pero aquellas cultivadas durante 17 días antes de su diferenciación en neuronas dopaminérgicas fueron notablemente superiores, capaces de sobrevivir en mayor número y enviar sus ramas a largas distancias. «Eso es importante», dice Kordower, «porque van a tener que crecer largas distancias en el cerebro humano más grande y ahora sabemos que estas células son capaces de hacer eso».
Las ratas tratadas con las iPSC de 17 días mostraron una notable recuperación de los síntomas motores de la enfermedad de Parkinson. El estudio demuestra además que este efecto depende de la dosis. Cuando se injertó una pequeña cantidad de iPSC en el cerebro animal, la recuperación fue insignificante, pero un gran complemento de células produjo una ramificación neural más profusa y una reversión completa de los síntomas de Parkinson.
El ensayo clínico inicial aplicará la terapia iPSC a un grupo de pacientes con Parkinson que tienen una mutación genética particular, conocida como mutación de Parkin. Dichos pacientes sufren los síntomas típicos de disfunción motora que se encuentran en el Parkinson general o idiopático, pero no sufren deterioro cognitivo ni demencia. Esta cohorte de pacientes proporciona un campo de pruebas ideal para la terapia de reemplazo celular. Si el tratamiento es efectivo, seguirán ensayos más grandes, aplicando la estrategia a la versión de Parkinson que afecta a la mayoría de los pacientes afectados por la enfermedad.
Además, el tratamiento podría combinarse potencialmente con terapias existentes para tratar la enfermedad de Parkinson. Una vez que el cerebro ha sido sembrado con células de reemplazo productoras de dopamina, se pueden usar dosis más bajas de medicamentos como L-DOPA, mitigando los efectos secundarios y mejorando los resultados beneficiosos.
La investigación sienta las bases para el reemplazo de neuronas dañadas o muertas con células nuevas para una amplia gama de enfermedades devastadoras.
«Los pacientes con la enfermedad de Huntington o con atrofia multisistémica o incluso con la enfermedad de Alzheimer podrían ser tratados de esta manera para aspectos específicos del proceso de la enfermedad», dice Kordower.
