Científicos del CSIC exploran la capacidad regenerativa de un hidrogel magnético para estimular el crecimiento de las neuronas dañadas en lesiones medulares
Redacción
En 2021, según contabilizaron el Hospital Nacional de Parapléjicos (Toledo) y el Institut Guttmann (Barcelona), 915 pacientes de distintas localidades españolas recibían la misma noticia: habían sufrido una lesión medular. Por supuesto, las causas de esta lesión no eran las mismas para todos. En algunas personas la lesión se debía a un traumatismo, causado principalmente por un accidente de tráfico o una caída fortuita. Otros, sin embargo, tenían que asumir que la enfermedad que estaban atravesando (en algunos casos un cáncer, en otros una enfermedad degenerativa) había provocado, además, un daño en su médula espinal. El pronóstico de la lesión no sería igual para todos los pacientes: algunos saldrían del hospital caminando por sus propios medios y otros deberían someterse a rehabilitación. Otras personas perderían la sensibilidad de sus extremidades, mientras algunos pacientes no volverían a caminar.
En febrero de este año una impactante noticia irrumpía, en esta ocasión, en la comunidad científica: un equipo de científicos y clínicos liderados por un neurocientífico francés había conseguido que tres personas que habían perdido la movilidad completa del tronco y las extremidades inferiores de su cuerpo se pusieran en pie y fueran capaces de caminar, nadar y montar en bici algunos metros. Los pacientes tenían la médula espinal completamente seccionada debido a un accidente de moto. Implantando 16 electrodos directamente sobre la médula espinal, el equipo de Grégoire Courtine había devuelto la movilidad a estas personas. Pero esa suerte de final feliz raras veces se cumple en pacientes que sufren una lesión medular grave.
El equipo de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza) eligió muy bien a los sujetos de su estudio: varones jóvenes, con hábitos saludables y buenas condiciones físicas. Además, para recuperar la movilidad, los tres fueron sometidos a terapias farmacológicas y a sesiones de rehabilitación durante meses. El avance de Courtine ofrecía un horizonte esperanzador, pero ciertas lesiones de la médula espinal siguen siendo incurables en la actualidad. Por ello, y para afrentar un desafío de estas características, es necesario que la ciencia emplee una estrategia multidisciplinar, una lección que en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) han aprendido bien. Dentro de este centro del CSIC, físicos, químicos y biólogos pertenecientes al proyecto MAG4Spinal trabajan juntos con el fin de idear una nueva terapia capaz de regenerar tejidos dañados en la médula espinal.
La médula espinal, un centro de operaciones
La médula espinal, junto con los nervios periféricos que de ella nacen, constituye el tejido nervioso más extenso dentro del cuerpo humano. Desde el encéfalo hasta casi el final de la columna vertebral, los axones transportan los impulsos eléctricos desde el cerebro hasta el resto de nuestro organismo, actuando, además, como un director de orquesta capaz de moderar el movimiento y la respuesta del cuerpo ante agentes externos como el calor o el dolor. “Mucha gente piensa que la médula espinal es el tubo por el que pasan los nervios de arriba para abajo. ¡Esa es una visión demasiado simplista! La médula espinal es una continuación del cerebro, encargada de llevar a cabo la gestión de todos los elementos que se encuentran en el tronco, de las extremidades y de los órganos ubicados dentro de la cavidad torácica y abdominal. Tiene, por tanto, capacidad de gestión autónoma, aunque el cerebro supervise todas sus acciones”, explica Concepción Serrano, investigadora del ICMM-CSIC.
La científica, bióloga de formación, se ha dedicado durante años a la búsqueda de tratamientos para diferentes lesiones, como las que se producen en los tejidos vascular y óseo. Actualmente, trata de encontrar nuevas terapias para tratar las lesiones en la médula espinal. Todo un reto, comenta, debido a las características tan peculiares que definen al sistema nervioso central (SNC): “La capacidad regenerativa de este sistema es bastante limitada debido a su alta complejidad y especialización. Es fundamental, por tanto, protegerlo y por eso existen las barreras hemato-encefálica y hemato-médula, que son muy selectivas. Estas barreras protegen al SNC de los estímulos dañinos, pero también dificultan que las cosas buenas, por ejemplo, los fármacos, lleguen de una manera sencilla a su diana”. A todo esto, se suma otro factor, según la bióloga, y es que todavía no conocemos al 100% el funcionamiento de este: “Hay grandes incógnitas en torno a ciertos procesos cerebrales, de modo que querer reparar una cosa que todavía no entendemos del todo se convierte en un objetivo complicado”.
Ante enfermedades personalizadas, medicina hecha a medida
Cuando le pregunto a Serrano qué son las lesiones medulares, la investigadora sonríe y asiente: “Está bien que lo menciones en plural, porque de hecho la lesión medular no existe como una patología única. En realidad, cada paciente tiene prácticamente una lesión medular única”. La medicina personalizada, caracterizada por el diseño de terapias y tratamientos adaptados a las necesidades de cada paciente, se convierte casi en una necesidad en el caso de las lesiones de médula espinal. Según cuenta Serrano, el tipo de lesión varía dependiendo de varios factores. Puede producirse un daño que solo afecte a la capacidad sensorial de la persona o se puede perder la movilidad de ciertas extremidades atendiendo a la altura a la que se haya producido la lesión. En algunos casos, el paciente pierde ambas capacidades, motora y sensitiva.
Además, resume la investigadora, el daño se puede haber producido por contusiones, laceraciones (donde la médula espinal es seccionada) o compresiones masivas. De todo ello dependerá el pronóstico del paciente, pero además existe un componente relativo a su salud general: “La mayoría de los pacientes que muestran un buen pronóstico tiene pocos antecedentes personales, es decir, son personas sin patologías previas que llevan una vida sana, con buena alimentación y actividad física y que además son jóvenes, con lo cual su cuerpo tiene una mayor capacidad regenerativa”.
Junto a Serrano, otros científicos del ICMM-CSIC se han lanzado a diseñar una terapia capaz de reparar los tejidos dañados en una lesión medular dentro de MAG4Spinal, un proyecto del Plan Nacional. ¿Su propuesta? Utilizar un material biocompatible cargado con distintos elementos que propicien la regeneración de la zona lesionada.
Para el cuerpo, todo lo bio
“Los hidrogeles naturales son biomateriales ideales desde el punto de vista de la ingeniería de tejidos. ¡Están constituidos por elementos que ya están en nuestro organismo!”, comenta Serrano. Al hablar de hidrogeles la bióloga se refiere a materiales compuestos por polímeros, grupos de moléculas que conforman una red tridimensional elástica con muchas aplicaciones en medicina. Tienen un aspecto similar al de la gelatina y su porosidad varía dependiendo del uso que vayan a tener.
En los últimos años los hidrogeles naturales han captado la atención de muchos científicos debido a su compatibilidad con el organismo humano. Colágeno, ácido hialurónico, quitosano, gelatina… son algunas de las ideas que el grupo de Concepción Serrano explora con el fin de encontrar el hidrogel más compatible con la médula espinal. Sin embargo, este material por sí solo no es capaz de activar la regeneración en la región dañada; de ahí que los investigadores del ICMM-CSIC hayan recurrido al uso de nanopartículas de óxido de hierro, diminutas partículas que mediante estimulación magnética con un imán colocado sobre la piel puedan inducir la regeneración neural en la zona dañada.
María del Puerto Morales y Sabino Veintemillas llevan toda una vida como investigadores perfeccionando su técnica para producir estas partículas. “Las nanopartículas de óxido de hierro tienen unas propiedades magnéticas únicas. Además, al ser tan pequeñas pueden llegar a todas partes. Tienen una gran superficie, catalizan muchas reacciones, son muy poco tóxicas y son capaces de transportar fármacos”, resume Veintemillas. La ventaja de utilizar este material, apostilla Morales, es que es muy barato de producir y altamente biocompatible: “Sabemos cómo manipularlo dentro de nuestro cuerpo; estamos introduciendo un elemento que no le resulta extraño y que, de hecho, incluso es beneficioso en determinadas cantidades”.
