Identifican un nuevo mecanismo de reparación del sistema nervioso periférico aplicando técnicas de bioingeniería

El grupo de Neurobiotecnología molecular y celular con la colaboración con el grupo de Nanobioingeniería, ambos del IBEC, han aplicado una técnica basada en la estimulación con luz para modular la actividad muscular y así estimular la regeneración de células del sistema nervioso periférico.

Como resultado de esta investigación han descubierto que la actividad del músculo es capaz de activar las neuronas y acelerar su regeneración tras una lesión.

Read more…

Las lesiones del sistema nervioso periférico representan un importante problema de salud y un reto para la medicina. Actualmente, la mayor parte de las terapias se basan en la cirugía después de la lesión. Sin embargo, estas intervenciones gozan de una eficiencia moderada a la hora de restablecer las funciones perdidas.

Ahora, un grupo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) liderados por José Antonio del Río, investigador principal del Grupo de Neurobiología Molecular y Celular del IBEC, y Arnau Hervera, investigador postdoctoral del mismo grupo, han desarrollado un dispositivo –lab-on-a-chip– para estudiar y reparar lesiones del sistema nervioso combinado dos tecnologías basadas en la bioingeniería.

Se trata de la microfluídica -que utiliza sistemas que procesan o manipulan cantidades pequeñas de fluidos mediante canales con el objetivo de estudiar la respuesta a diferentes estímulos- y de la optogenética –que combina la genética y la óptica para controlar la actividad de las neuronas-. Esta última es especialmente útil en neurobiología porque permite modelar la actividad celular sólo mediante cambios de luz, sin necesidad de usar la estimulación eléctrica, que es más inespecífica y puede dañar las células.

Gracias a la combinación de ambas los expertos han descubierto que el músculo manda señales regenerativas a las neuronas con el fin de promover su reconexión y reestablecer las funciones y el control de la contracción perdido después de una lesión.

Según Arnau Hervera, este descubrimiento “permite entender mejor los mecanismos subyacentes a las lesiones de motoneuronas”, un tipo de células encargadas de producir los estímulos que provocan la contracción de los diferentes grupos musculares del organismo. En este sentido, el investigador añade que el hallazgo “abre una ventana para que en un futuro se puedan mejorar los efectos de las terapias de rehabilitación actuales”.

Todo esto se recoge en un estudio realizado con células de ratones y publicado recientemente en la revista especializada Cells del que se desprende que un aumento de la actividad muscular es capaz de inducir la regeneración axonal, imprescindible para que se reestablezcan las funciones perdidas después de una lesión.

Los autores del trabajo, en el que también ha participado el Grupo de Nanobioingeniería del IBEC, liderado por Josep Samitier, el director del Instituto, subrayan la posible utilización de la metodología para modelizar el estudio de otras enfermedades del sistema nervioso como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), cuyo origen se relaciona con la muerte de motoneuronas.

“La plataforma que hemos diseñado nos permite poner en un mismo dispositivo dos tipos de células distintas -las neuronales y las musculares- y modular su actividad mediante estímulos de luz”, apunta del Río, que además de ser uno de los investigadores principales del IBEC es catedrático del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología de la Universidad de Barcelona (UB) y miembro del Instituto de Neurociencia de la UB (UBNeuro) y del Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED).

Por último, el catedrático destaca que mediante el uso de este tipo de plataformas se reduce en gran medida la necesidad de experimentar con animales, pues este tipo de experimentación se sustituye por líneas celulares a la hora de llevar a cabo los experimentos. De hecho, el experto espera que pronto se pueda “humanizar” el sistema, es decir, hacer que funcione con células humanas, lo que acercaría los resultados más hacia su posible utilización en pacientes.


Articulo de referencia: Sala-Jarque, F. Mesquida-Veny, M. Badiola-Mateos, J. Samitier, A. Hervera, J. A. del Río (2020). Neuromuscular Activity Induces Paracrine Signaling and Triggers Axonal Regrowth after Injury in Microfluidic LabOnChip Devices. Cells, volume 9, issue 2