Investigadores de Bochum y Dortmund han creado un entorno celular artificial que podría favorecer la regeneración de los nervios. Por lo general, las lesiones en el cerebro o la médula espinal no se curan fácilmente debido a la formación de cavidades llenas de líquido y cicatrices que impiden la regeneración de los tejidos.
Por tanto, un punto de partida para la investigación médica es llenar las cavidades con una sustancia que ofrezca a las células madre neurales las condiciones óptimas para su proliferación y diferenciación. El equipo de la Universidad Ruhr de Bochum y la Universidad TU Dortmund, ambas en Alemania, demostró que los hidrogeles cargados positivamente pueden promover la supervivencia y el crecimiento de las células madre.
La Dra. Kristin Glotzbach y el Profesor Andreas Faissner del Departamento de Morfología Celular y Neurobiología Molecular de Bochum cooperaron con el Profesor Ralf Weberskirch y el Dr. Nils Stamm de la Facultad de Química y Biología Química de la Universidad TU Dortmund. Describen los hallazgos en la revista ACS Biomaterials Science &Engineering .
Los investigadores estudiaron células madre neurales de cerebros embrionarios de ratones, que cultivaron en hidrogeles cargados positivamente. "Nuestro objetivo era crear un entorno artificial para las células que imitara el entorno celular natural del cerebro", afirma Kristin Glotzbach.
"Las células tienen una capa cargada negativamente, también conocida como matriz pericelular. Esto significa que se adhieren especialmente bien a sustratos cargados positivamente". El truco de los hidrogeles utilizados en los experimentos fue que la fuerza de su carga positiva se podía ajustar con precisión.
Como demostraron los experimentos, los hidrogeles cargados positivamente facilitaron la supervivencia de las células y afectaron su destino futuro. Si las células madre se adherían a hidrogeles con una alta carga positiva, las células tendían a convertirse en células nerviosas. Por el contrario, en los geles con menor carga positiva las células madre se convirtieron principalmente en células gliales, que desempeñan importantes funciones auxiliares para las células nerviosas.
La capacidad de influir en si las células madre se diferencian en células nerviosas o gliales sería una gran ventaja. "Dependiendo de la lesión, es necesario reemplazar diferentes tipos de células", explica Kristin Glotzbach. No sólo es importante la regeneración de las células nerviosas.
"En determinadas enfermedades, las células gliales también son atacadas y deben ser reemplazadas. En la esclerosis múltiple, por ejemplo, se destruye el aislamiento de las células nerviosas, formado por oligodendrocitos."
Cuando los investigadores agregaron el factor de crecimiento FGF2 a los hidrogeles cargados positivamente, aumentaron con éxito la tasa de supervivencia y división de las células. Pero la diferenciación en células nerviosas y gliales se produjo a un ritmo más lento.
"En futuros estudios pretendemos añadir péptidos o componentes de moléculas de la matriz extracelular a los geles cargados positivamente para simular aún más eficazmente el entorno natural de las células", afirma Kristin Glotzbach. Los investigadores también planean experimentar con geles tridimensionales que podrían llenar las cavidades después de lesiones cerebrales.
Más información: Kristin Glotzbach et al, Los hidrogeles catiónicos modulan el comportamiento de proliferación y diferenciación de células madre neuronales y progenitoras en dependencia de la concentración de restos catiónicos en cultivos celulares 2D, Ciencia e ingeniería de biomateriales ACS (2024). DOI:10.1021/acsbiomaterials.3c01668
Proporcionado por Ruhr-Universitaet-Bochum
