El daño de nervios como el ciático, a consecuencia de golpes, o accidentes, afecta a muchas personas al año alrededor del mundo. Si bien la regeneración de los nervios dañados es posible mediante fármacos, la recuperación no suele ser completa. Esto se debe a que los axones se mueven muy lento, y tardan mucho en llegar a la parte afectada, y a veces no llegan. Los axones son una estructura alargada de las células nerviosas, las neuronas, que se encargan de transmitir impulsos eléctricos a los nervios.
Dos equipos de investigadoras se unieron para resolver el problema de hacer llegar a las células madre regeneradoras al lugar del daño. Se trata del equipo del Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas “Prof. Alejandro C. Paladini” (IQUIFIB), de la UBA/Conicet, y del Instituto de Física La Plata, de la Universidad de la Plata/Conicet. El fruto de años de investigación se ha publicado en Acta Biomateralia, donde se ha demostrado en ratas de laboratorio que es posible guiar a células magnetizadas para que lleguen todas a destino, mediante imanes.
“Las lesiones del sistema nervioso periférico tienen una incidencia de entre 13 y 23 afectados cada 100 mil personas al año. En la actualidad, estas lesiones son tratadas farmacológicamente para disminuir la inflamación y el dolor, o en los casos que es necesario, mediante cirugías”, explicó Patricia Setton-Avruj, profesora de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires, y quién lidera el equipo del IQUIFIB.
Regenerando con imanes
Las lesiones periféricas se producen por corte o aplastamiento de los nervios con cuchillos, vidrios o por fracturas de huesos largos. Son muy frecuentes en deportistas, o como consecuencia de accidentes automovilísticos en los que se comprime el nervio por un golpe.
“Entre los nervios periféricos, el nervio ciático es el más extenso del ser humano y cumple funciones motoras y sensitivas. Es decir, frente a una lesión, la marcha se ve afectada y se produce dolor neuropático”, explicó Setton-Avruj. “Es por ello que nuestro grupo de trabajo, desde el año 2007, se dedica a buscar estrategias terapéuticas que favorezcan la regeneración del nervio ciático lesionado”.
El equipo de investigadoras viene trabajando desde aquellos tiempos con células madre, que tienen propiedades regenerativas. Se valen de células madre adultas, evitando así los cuestionamientos éticos que plantean el uso de células madre embrionarias. En el caso del estudio publicado, utilizaron células madre de la médula ósea del mismo animal, para evitar también un posible rechazo, como suele suceder con todo tipo de trasplantes.
“En estas condiciones hemos demostrado que las células mononucleares de médula ósea trasplantadas por vía sistémica migran espontáneamente hacia el nervio lesionado y una vez allí reclutadas, ejercen un efecto benéfico restableciendo la estructura y la funcionalidad del nervio ciático lesionado y evitando el desarrollo del dolor neuropático que se genera como consecuencia de la lesión”, explicó Setton-Avruj.
Para 2014, el equipo de la UBA se puso en contacto con el grupo dirigido por Marcela Fernández van Raap, del Instituto de Física de La Plata, de la Universidad de La Plata y Conicet, a fin de combinar la terapia celular con una estrategia de la nanobiotecnología, que se conoce como direccionamiento magnético.
“Iniciamos este proyecto interdisciplinario en el cual el grupo del IQUIFIB aporta los conocimientos en el área de la terapia celular con células madre adultas de tejido adiposo en las lesiones del nervio ciático, y el grupo del IFLP aporta los saberes en el área del nanomagnetismo, en particular en síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas, su interacción con células y su direccionamiento hacia el nervio lesionado”, aclaró Setton-Avruj.
Guiando con nanotecnología
Para poder guiar a las células madre al destino que deben regenerar, las investigadoras desarrollaron un sistema magnético valiéndose de la nanotecnología, es decir, crear cosas de un tamaño mil veces menor que el grosor de un cabello. Células que se vuelven magnéticas, y luego son guiadas hacia la lesión mediante la ubicación de un imán que se mantiene en el lugar con un vendaje.
“La nanobiotecnología es una disciplina innovadora que surge de la conjunción de diversas disciplinas clásicas como son la biología, la bioquímica, química, la física y la ingeniería. Combinando los conocimientos básicos de estas áreas se pueden generar estrategias terapéuticas que optimicen los resultados que se obtienen con terapias convencionales como la cirugía o el tratamiento farmacológico”, aclaró Marcela Fernández van Raap.
Los tratamientos tradicionales tienen dos desventajas principales, una es que es altamente invasiva y dolorosa, ya que la forma de administración de las células suele ser intraneural, es decir, una inyección directa al nervio.
“Para mejorar esta forma de administración es que en nuestro laboratorio se propone la administración endovenosa”, explicó Paula Soto, docente e investigadora de la UBA. Soto fue quien realizó la parte experimental en animales del estudio publicado, como parte de su tesis de doctorado.
“El problema con la administración endovenosa es que muchas de las células inyectadas no llegan al sitio de la lesión, o bien, no quedan mucho tiempo retenidas”, aclaró Soto. “Por este motivo, propusimos el direccionamiento magnético como una estrategia para atraer un mayor número de células en el nervio lesionado y retenerlas por mayor tiempo”.
“La herramienta nanotecnológica que utilizamos para lograr este objetivo fueron las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro que tienen la capacidad de responder a campos magnéticos”, detalló la científica. “Estas nanopartículas son endocitadas, o “comidas”, por las células multipotentes adultas de tejido adiposo, lo que las convierte en “células magnéticas” ya que tienen las nanopartículas en su interior”.
El sistema que crearon los dos equipos de investigadoras, como explicó Fernández van Raap: “Este es un material híbrido, al estar compuesto por materia blanda como lo son las células vivas y materia inorgánica como lo son las nanopartículas de óxido de hierro. De esta manera este material combina las propiedades analgésicas y regenerativas de las células madre y las propiedades magnéticas de las nanopartículas susceptibles de ser manipuladas a distancia mediante la aplicación de campos magnéticos externos”.
“Para mantener la poca invasividad del tratamiento aplicamos los imanes de forma externa al sitio de la lesión, usando un vendaje adecuado que permita el libre movimiento de los animales”, agregó Paula Soto.
Trasladando a la clínica
Esta estrategia terapéutica híbrida entre la biología y la nanotecnología, ha probado ser eficiente a la hora de regenerar un nervio ciático en animales de laboratorio. Tras colocar el imán sobre el nervio lesionado de ratas de laboratorio, pudieron descubrir que las células trasplantadas efectivamente habían sido atraídas hacia allí, y mantenidas en su lugar. Eso llevó a la regeneración estructural y funcional del nervio ciático.
“Considerando que las lesiones en los nervios periféricos son bastante frecuentes, podemos pensar a futuro en un proyecto traslacional a la clínica”, aportó Patricia Setton-Avruj. “En ese caso las células se podrán obtener a partir de médula ósea o tejido adiposo del mismo paciente en el momento en que se produzca la lesión y se podrán cargar con nanopartículas magnéticas con el objeto de realizar trasplantes autólogos para evitar el riesgo de rechazo inherente a cualquier tipo de trasplante”.
“Mediante un método no invasivo, de bajo costo y sin efectos colaterales como puede tener cualquier antiinflamatorio o analgésico se podrá estimular la regeneración de un nervio lesionado y evitar el desarrollo del dolor neuropático”, concluyó Setton-Avruj. “Cabe destacar que estos tratamientos deben iniciarse en los primeros días posteriores a la lesión para lograr una regeneración más eficiente, si pasara demasiado tiempo entre la aparición de la lesión y la instalación del tratamiento el daño podría ser irreversible”. Este trabajo interdisciplinario no sólo incluyó al IQUIFIB y al IFLP sino también el aporte de la Dra. Alicia Cueto del Hospital Español de CABA, y las colaboraciones internacionales del Dr. Diego Muraca de la UNICAMP, Brasil y la Dra. Anna Roig del ICMAB-CSIC, de Barcelona, España.