La regeneración del sistema nervioso sigue siendo un gran reto debido a su limitada plasticidad y a su escasa capacidad para sanar y recuperar su función tras una lesión. Por ello, es necesario investigar para desarrollar estrategias eficaces para una regeneración neuronal guiada y el restablecimiento de la conectividad nerviosa perdida. En el campo de la regeneración del tejido neural, es fundamental conseguir y optimizar biomateriales que cumplan los complejos requisitos de esta aplicación biomédica específica.

Gracias a la colaboración entre el Departamento de Biología Celular e Histología y el Grupo en Ciencia e Ingeniería de Biomateriales Poliméricos-ZIBIO Group (BERC POLYMAT) de la UPV/EHU se ha conseguido un importante avance en terapia celular: “Hemos fabricado matrices o soportes elastoméricos biorreabsorbibles que combinan una topografía nanoestructurada ordenada (una especie de surcos) junto con una funcionalización de la superficie con derivados del grafeno”, explica el doctor Aitor Larrañaga, experto en diseño y caracterización de nanomateriales. Estos soportes han permitido “que células madre neurales consigan fijarse sin necesidad de ningún otro recubrimiento de adhesión en su superficie. Las células madre neurales son capaces de diferenciarse sobre los soportes nanoestructurados in vitro, promoviendo su migración alineada en grupos celulares siguiendo los surcos nanoestructurados”, añade el doctor José Ramón Pineda, experto en el campo de las células madre.

Una herramienta óptima y fácil de producir

Según explica el doctor Pineda, “una célula madre es una célula con capacidad para dar lugar a multitud de diferentes tipos de células. Hemos visto que las células madre del sistema nervioso pueden diferenciarse, es decir, convertirse en neuronas, pero de una manera más acelerada, acortando el tiempo necesario para su diferenciación cuando están en presencia dispositivo desarrollado. Además, en lugar de tener una dispersión aleatoria en todas las direcciones, como sucede en otros casos, sembrando las células en estos dispositivos, podemos agruparlas y alinearlas en fila dirigiéndolas en la dirección que queramos. Con lo cual, de cara a terapia celular, es muy prometedor”.

“La principal novedad de este estudio —explica el doctor Larrañaga— es poder modular el comportamiento de células madre, consiguiendo que se adhieran a un sustrato, en este caso el nanomaterial, y crezcan alineadas en una determinada dirección. Esto abre las puertas a la posibilidad futura de poder colocar estas matrices en una región dañada del tejido nervioso y promover una regeneración más efectiva en comparación con las estrategias actuales”.

Cuando se trasplantan células en un tipo de lesión cualquiera, suele haber muchos elementos hostiles de cara a la regeneración: hay inflamación, muerte celular... Todos ellos son una serie de señales que pueden afectar a la supervivencia, el desarrollo o la diferenciación correcta de las células. “Además de que coloquemos las células adheridas a un soporte nanoestructurado que ya de por sí les está induciendo las señales correctas y las está manteniendo ahí, el propio soporte podría estar dotado también de elementos que puedan modular la inflamación de la lesión interactuando de forma activa con las células y tejidos circundantes. Pensamos que este es un paso más allá, que es el futuro de la terapia celular en ese tipo de lesiones”, afirma Pineda.

Este sistema obtenido en la UPV/EHU tiene el potencial de restablecer la conectividad de las células precursoras neurales orientadas espacialmente, y constituye una herramienta prometedora para la futura terapia celular, incluyendo la regeneración del tejido nervioso. “La alta eficiencia mostrada por estos soportes nanoestructurados, incluso bajo largos periodos de incubación compatibles con los protocolos de diferenciación habituales, los convierte en una herramienta óptima y fácil de producir. Ahora bien, hay que decir que estos son los inicios. La ciencia es muy lenta, y estamos sentando las bases de lo que veremos en las próximas décadas”, concluyen ambos investigadores.

Información complementaria

Este estudio ha sido realizado gracias a la colaboración de Polimerbio SL, el Departamento de Biología Celular e Histología de la UPV/EHU, el Grupo en Ciencia e Ingeniería de Biomateriales Poliméricos-ZIBIO Group (POLYMAT) de la UPV/EHU, el Instituto de Biofísica de la Universidad BOKU de Austria y el BERC Achucarro Basque Center for Neuroscience Fundazioa.

José Ramón Pineda fue investigador Ramón y Cajal y actualmente es investigador permanente de la UPV/EHU compartiendo afiliación con el BERC Achucarro Basque Center for Neuroscience Fundazioa.

Aitor Larrañaga Espartero es profesor adjunto en el Departamento de Ingeniería Minera y Metalúrgica y Ciencia de los Materiales.