Un equipo liderado por científicos de la Universidad de Duke (Estados Unidos) ha desarrollado un tratamiento que podría ayudar al cerebro a regenerarse después de un accidente cerebrovascular (ACV), emergencia médica también conocida como ictus.

Se trata de un biomaterial inyectable, el cual según los investigadores, puede contribuir a transformar la cavidad resultante de un ACV causado por un coágulo sanguíneo en un entorno más propicio para la reparación.

Los ingenieros biomédicos de Duke aseguran que el tratamiento ha mostrado resultados prometedores en experimentos preliminares con ratones.

Afirman que, al activar las propias células inmunitarias del cuerpo, promovió el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos, favoreció la remodelación neuronal y mejoró su rendimiento motor.

La investigación fue publicada en la revista Cell Biomaterials.

A través de un comunicado de la universidad, el equipo explica que, anualmente, millones de personas sufren ictus causados ​​por coágulos sanguíneos, denominados ictus isquémicos.

Los tratamientos inmediatos, incluidos ciertos fármacos y la extracción mecánica del coágulo, pueden restablecer el flujo sanguíneo y preservar el tejido cerebral dañado. Sin embargo, no pueden reemplazar el tejido que ya se ha perdido.

Los ictus extensos pueden provocar una pérdida sustancial de tejido y dejar una cavidad en el lugar de la lesión. Tras la extracción del coágulo, la recuperación depende en gran medida de la rehabilitación, que ayuda a los circuitos cerebrales supervivientes a adaptarse, pero no repara directamente la zona dañada.

De acuerdo a la profesora de Ingeniería Biomédica de Duke, Tatiana Segura, “una vez que se ha perdido tejido cerebral, restaurar el flujo sanguíneo ya no es suficiente”.

“Nuestro objetivo es modificar el espacio lesionado para que los procesos de reparación inmunitaria, vascular y neuronal puedan empezar a trabajar conjuntamente”.

Cómo es el tratamiento en desarrollo que podría ayudar al cerebro a regenerarse tras un ACV

Los investigadores se propusieron crear tales condiciones utilizando MAPS (microporous annealed particle scaffolds), micropartículas individuales de hidrogel que forman una microestructura porosa sobre la que las células pueden regenerar el tejido neuronal.

Basándose en sus trabajos previos con este biomaterial, buscaron aprovechar las capacidades del sistema inmunitario para guiar y mejorar las reparaciones.

Para atraer células inmunitarias beneficiosas, recurrieron a los astrocitos, células con forma de estrella que sustentan la función cerebral normal y responden rápidamente a las lesiones.

Los astrocitos se comunican con otras células, en parte, mediante la liberación de vesículas extracelulares (VE), paquetes a nanoescala que transportan proteínas, lípidos y material genético.

Los científicos recolectaron VE de astrocitos cultivados en laboratorio y experimentaron con la adición de diversas moléculas de señalización, con el objetivo de atraer células inmunitarias y promover la reparación vascular y la mejora funcional.

En lugar de solo inyectar las VE, utilizaron una reacción química para anclarlas a la superficie de las micropartículas de hidrogel.

Según explican, aquello mantuvo las señales localizadas dentro del andamiaje, donde las células entrantes podían encontrarlas.

“No nos limitamos a colocar un material en el cerebro. Estamos diseñando un entorno local que puede coordinar varias partes de la respuesta de reparación”, declaró Segura.

Precisó que una combinación de moléculas de señalización —IL-4 y C1q— demostró ser la más eficaz para atraer células inmunitarias beneficiosas a la región dañada, incluyendo macrófagos y una población inesperadamente persistente de neutrófilos.

Los neutrófilos se asocian comúnmente con la inflamación y el daño tisular durante las primeras etapas del ACV. Sin embargo, el estudio sugiere que, en una etapa posterior y dentro del entorno adecuado, estas células también pueden contribuir a la reparación.

Cuando los científicos disminuyeron la población de células inmunitarias ricas en neutrófilos, el crecimiento de los vasos sanguíneos y la remodelación del andamiaje se redujeron notablemente.

Lo anterior, según los investigadores, sostiene que las células son importantes contribuyentes a la respuesta reparadora.

El autor principal del estudio e investigador postdoctoral en el laboratorio de Segura, Shangjing Xin, afirmó: “Este resultado cambia nuestra perspectiva sobre los neutrófilos después de un ACV”.

“Su función parece depender del momento en que llegan, su ubicación y las señales que reciben de su entorno. Nuestro trabajo demuestra una posible estrategia de ingeniería para reclutar y retener estas células en el momento preciso”.

Agregó que la respuesta inmunitaria estuvo acompañada por la formación de vasos sanguíneos en toda la cavidad tratada.

Junto con ello, observaron un aumento de las fibras axonales, estructuras clave en las células cerebrales, dentro y alrededor de la región dañada.

Los ratones que recibieron el andamiaje optimizado también obtuvieron mejores resultados en una prueba de marcha en cuadrícula que mide los errores en la colocación de las extremidades.

A las ocho semanas, su rendimiento era estadísticamente indistinguible del de los ratones de control sanos. Según los científicos, la mejoría se mantuvo durante todo el estudio.

Precisan que las VE administradas sin el andamio MAP no produjeron una reparación vascular comparable.

Pese a los resultados de la investigación, los hallazgos aún se encuentran en una fase preclínica. El tratamiento en desarrollo aún no se ha aplicado en ensayos con humanos ni se ha aprobado para su implementación clínica.

Los autores subrayan que se requieren estudios adicionales para evaluar su seguridad, determinar cómo contribuyen las diferentes poblaciones de células inmunitarias a la recuperación y probar el enfoque en modelos de ACV más amplios y representativos desde el punto de vista clínico.

También precisan que su reciente investigación utilizó VE obtenidas de astrocitos primarios de rata.

Ahora, el equipo está explorando las VE producidas por astrocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas, enfoque que podría proporcionar una fuente de VE más escalable y clínicamente relevante, según aseguran.

En este sentido, Segura sentenció: “No se restaura un ecosistema simplemente conteniendo el daño inicial. Hay que crear las condiciones que permitan que la vida regrese. Así es como concebimos la cavidad del ACV”.

“El material no pretende reproducir el cerebro en sí, sino crear un entorno donde las propias células del cuerpo puedan entrar, comunicarse y participar en la reconstrucción del tejido vascularizado”.