Investigadores de la Universidad Bautista de Hong Kong (HKBU) han inventado una nanoestructura que puede estimular las células madre neurales para que se diferencien en células nerviosas. Descubrieron que el trasplante de estas células nerviosas en ratas con enfermedad de Parkinson mejoró progresivamente sus síntomas, con las nuevas células reemplazando las células nerviosas dañadas alrededor del sitio del trasplante. Esta nueva invención proporciona conocimientos prometedores sobre las terapias con células madre y ofrece la esperanza de un nuevo tratamiento para la enfermedad de Parkinson.

Usar células madre para tratar la enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson es una de las enfermedades neurodegenerativas más comunes. Se diagnostica comúnmente en personas mayores de 60 años. Surge de la degeneración de las neuronas dopaminérgicas (es decir, células nerviosas productoras de dopamina) en la sustancia negra, una región compleja y crítica del cerebro. Esto da como resultado un movimiento corporal deficiente y problemas con los sistemas motores del cuerpo, con síntomas comunes que incluyen temblores y dificultad para caminar.

Si bien los tratamientos actuales no pueden curar la enfermedad de Parkinson por completo, La terapia con células madre es uno de los tratamientos potenciales más prometedores. Implica cultivar células madre para diferenciarlas en células nuevas y sanas, tejidos u órganos que luego se pueden trasplantar al cuerpo humano para reemplazar las células dañadas o muertas.

Las técnicas de cultivo de células madre convencionales requieren una gran cantidad de factores de crecimiento adicionales en un medio de cultivo. Los productos químicos utilizados pueden estimular el crecimiento de células cancerosas y aumentar el riesgo de desarrollar tumores después del trasplante al cuerpo humano. Además, las estructuras similares al cerebro obtenidas con este método generalmente se parecen poco a sus contrapartes en el cerebro. La eficiencia de las técnicas de cultivo convencionales es baja ya que el proceso dura más de un mes, resultando en un alto riesgo de contaminación.

Reducir el tiempo de diferenciación y el riesgo de cáncer

La nanomatriz pionera, desarrollado por un equipo de investigación dirigido por el profesor Ken Yung Kin-lam, Profesor del Departamento de Biología y Dr. Jeffery Huang Zhifeng, Profesor asociado del Departamento de Física de HKBU, puede inducir la diferenciación rápida y específica de las células madre neurales en estructuras similares a la sustancia negra en miniatura (mini-SNLS). Estos mini-SNLS se componen principalmente de neuronas dopaminérgicas y pueden reemplazar las células dañadas o degeneradas en la sustancia negra del cerebro.

La nanomatriz consiste en una placa de sílice recubierta con una capa de nanoestructura. El grosor de la nanomatriz es de solo 550 a 730 nm, sin embargo, existen billones de estructuras nanozigzag en la superficie que pueden iniciar el crecimiento de células madre neurales en mini-SNLS sin el uso de factores químicos de crecimiento.

"Cuando las células madre neurales entran en contacto físico con nuestra matriz de nanocigzag hecha a medida in vitro, el "masaje físico" puede inducir a las células a diferenciarse rápidamente en las neuronas dopaminérgicas deseadas. Se puede desarrollar una estructura autoorganizada similar a un mini-cerebro en solo dos semanas con un riesgo de carcinogénesis sustancialmente reducido. "dijo el Dr. Huang.

Resultados alentadores en modelos de ratas

El equipo de investigación llevó a cabo más pruebas de laboratorio con mini-SNLS en un modelo de rata. Trasplantaron mini-SNLS cultivados con la matriz nanozigzag en el cerebro de ratas con enfermedad de Parkinson que exhibían una asimetría y rotación motora severa. que son los principales síntomas de la enfermedad de Parkinson.

A partir de la octava semana posterior al trasplante, todas las ratas mostraron mejoras y una reducción progresiva de la rotación. En la semana 18, Se observaron neuronas dopaminérgicas y se diseminaron ampliamente alrededor del sitio de trasplante primario. Además, no se detectaron características de tipo tumoral. A diferencia de, las ratas del grupo de control sin trasplante no mostraron signos de mejoría.

Diferenciación de otras células funcionales.

"Los resultados mostraron que estas estructuras parecidas a mini cerebros exhibieron una excelente supervivencia y funcionalidad en los cerebros de ratas y dieron como resultado la mejora temprana y progresiva de la enfermedad de Parkinson en ratas in vivo. Sienta las bases para la investigación de terapias con células madre que pueden curar finalmente la enfermedad de Parkinson, "dijo el profesor Yung.

"Variando la rigidez, densidad y disposición de los nanozigzags, o la forma de la capa de matriz, las células madre neurales se pueden diferenciar en diferentes células funcionales deseables. La invención ha mostrado un gran potencial para el tratamiento de otras enfermedades incurables, como la enfermedad de Alzheimer y ciertos tipos de cáncer, "Añadió el profesor Yung.

El descubrimiento de la investigación fue publicado en la revista académica. Ciencia avanzada . El equipo de investigación obtuvo una patente estadounidense para la matriz de nanocigzag.

Aparte de los científicos de HKBU, el equipo de investigación también incluyó al Dr. King Lai Wai-chiu, Profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica y Biomédica de la City University of Hong Kong, y varios otros investigadores.