La sustitución de neuronas dañadas por enfermedades neurodegenerativas no resulta fácil. Los científicos intentan desarrollar neuronas funcionales a partir de células tratadas in vitro y para ello se requiere un soporte que simule las características del sistema nervioso. En esta línea una investigadora del Instituto Biodonostia ha validado un soporte polimérico capaz de inducir la diferenciación neuronal en el laboratorio.

Las enfermedades del sistema nervioso (como el parkinson o la lesión medular post-traumática) son especialmente difíciles de tratar, ya que no es fácil reemplazar las piezas del puzzle neural que han resultado dañadas. La clave está en desarrollar neuronas funcionales a partir de células tratadas in vitro, pero para ello es imprescindible que el soporte sobre el que se tratan dichas células simule las características del sistema nervioso.

Esto es lo que ha hecho Patricia García, bioquímica licenciada en la UPV/EHU e investigadora del instituto Biodonostia. García ha desarrollado y validado un soporte polimérico capaz de inducir la diferenciación neuronal in vitro, en una investigación llevada a cabo en la Unidad de Salud de Tecnalia.

García ha desarrollado un material polimérico que contiene las características topográficas y bioquímicas adecuadas para convertir ciertas células en neuronas funcionales. Con este propósito, ha combinado técnicas de fotolitografía y de tecnología de matrices extracelulares neurales. La fotolitografía consiste en una serie de tratamientos a base de exposición de luz y sustancias químicas, y ha servido para dar al soporte la forma topográfica deseada.

En cuanto a la matriz extracelular neural, es el sustrato natural al que se adhieren las células para ser guiadas y adquirir funcionalidad neuronal, y permite la formación de nuevo tejido trasplantable en el sistema nervioso. García ha simulado las propiedades de dicha matriz en el soporte desarrollado.

Biocompatible e inductor

En la fase de validación, este material polimérico ha demostrado ser biocompatible con el sistema nervioso. Asimismo, sirve para inducir la formación de neuronas lo suficientemente desarrolladas para poder ser utilizadas terapéuticamente, siempre y cuando la inducción se haga a partir de células de origen neural (las pruebas con células de origen no neural han derivado en neuronas inmaduras, en el mejor de los casos).

García ha realizado validaciones con la línea celular establecida de rata PC12 (se usa en numerosos ensayos de diferenciación neuronal) y con cultivos primarios de células de diferentes orígenes extraídas de ratas. Concretamente, en el caso de las validaciones con PC12, la biocompatibilidad y la capacidad de diferenciación neuronal y dopaminérgica (la dopamina cumple funciones neurotransmisoras) del soporte desarrollado han quedado claramente demostradas.

Solo con las de origen neural

En cuanto a los cultivos primarios, García ha realizado las primeras pruebas con células de hipocampo de rata embrionaria. Se trata de células no solo de origen neural, sino ya determinadas al linaje neuronal en estadios de desarrollo tan tempranos como el embrionario. Dichas células se han diferenciado sobre la matriz desarrollada de una manera más eficiente que en las condiciones clásicas de cultivo, obteniendo neuronas maduras en tan solo ocho días de cultivo.

El segundo cultivo primario validado en esta matriz ha sido el de células precursoras neurales (células en la fase anterior a convertirse en neurona) de la zona cerebral subventricular de rata neonata. Los resultados muestran capacidad de diferenciación neuronal dopaminérgica en menos de 30 días de cultivo. Además, se observa una extensa red de células gliales entre la matriz y las neuronas, cuya función es dar soporte trófico y señalizador a las neuronas en desarrollo.

El último intento de validación en cultivo primario se ha realizado con células de origen no neural. Se trata de células precursoras derivadas de la piel de rata adulta, ya que han sido descritas en la literatura como una fuente importante de células precursoras neurales. Sin embargo, en este caso, las células permanecen indiferenciadas sobre la matriz desarrollada, y solo se ha obtenido un bajo porcentaje de neuronas inmaduras