Identifiquen un nou mecanisme de reparació del sistema nerviós perifèric aplicant tècniques de bioenginyeria

El grup de Neurobiotecnologia molecular i celular amb la colaboració amb el grup de Nanobioenginyeria, tots dos de l’IBEC, han aplicat una tècnica basada en l’estimulació amb llum per a modular l’activitat muscular i així estimular la regeneració de cèl·lules del sistema nerviós perifèric.

Com a resultat d’aquesta recerca han descobert que l’activitat del múscul és capaç d’activar les neurones i accelerar la seva regeneració després d’una lesió.

Read more…

Les lesions del sistema nerviós perifèric representen un important problema de salut i un repte per a la medicina. Actualment, la major part de les teràpies es basen en la cirurgia després de la lesió. No obstant això, aquestes intervencions gaudeixen d’una eficiència moderada a l’hora de restablir les funcions perdudes.

Ara, un grup d’investigadors de l’Institut de Bioingenieria de Catalunya (IBEC) liderats per José Antonio del Río, investigador principal del Grup de Neurobiologia Molecular i Cel·lular de l’IBEC, i Arnau Hervera, investigador postdoctoral del mateix grup, han desenvolupat un dispositiu –lab-on-a-xip– per a estudiar i reparar lesions del sistema nerviós combinat dues tecnologies basades en la bioingenieria.

Es tracta de la microfluidica -que utilitza sistemes que processen o manipulen quantitats petites de fluids mitjançant canals amb l’objectiu d’estudiar la resposta a diferents estímuls- i de la optogenètica –que combina la genètica i l’òptica per a controlar l’activitat de les neurones-. Aquesta última és especialment útil en neurobiologia perquè permet modelar l’activitat cel·lular només mitjançant canvis de llum, sense necessitat d’usar l’estimulació elèctrica, que és més inespecífica i pot danyar les cèl·lules.

Gràcies a la combinació d’ambdues els experts han descobert que el múscul envia senyals regeneratius a les neurones amb la finalitat de promoure la seva reconnexió i restablir les funcions i el control de la contracció perdut després d’una lesió.

Segons Arnau Hervera, aquest descobriment “permet entendre millor els mecanismes subjacents a les lesions de motoneurones”, un tipus de cèl·lules encarregades de produir els estímuls que provoquen la contracció dels diferents grups musculars de l’organisme. En aquest sentit, l’investigador afegeix que la troballa “obre una finestra perquè en un futur es puguin millorar els efectes de les teràpies de rehabilitació actuals”.

Tot això es recull en un estudi realitzat amb cèl·lules de ratolins i publicat recentment en la revista especialitzada Cells del qual es desprèn que un augment de l’activitat muscular és capaç d’induir la regeneració axonal, imprescindible perquè es restableixin les funcions perdudes després d’una lesió.

Els autors del treball, en el qual també ha participat el Grup de Nanobioingenieria de l’IBEC, liderat per Josep Samitier, el director de l’Institut, subratllen la possible utilització de la metodologia per a modelitzar l’estudi d’altres malalties del sistema nerviós com l’esclerosi lateral amiotròfica (ELA), l’origen del qual es relaciona amb la mort de motoneurones.

“La plataforma que hem dissenyat ens permet posar en un mateix dispositiu dos tipus de cèl·lules diferents -les neuronals i les musculars- i modular la seva activitat mitjançant estímuls de llum”, apunta del Río, que a més de ser un dels investigadors principals de l’IBEC és catedràtic del Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia de la Universitat de Barcelona (UB), membre de l’Institut de Neurociència de la UB (UBNeuro) i del Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED).

Finalment, el catedràtic destaca que mitjançant l’ús d’aquesta mena de plataformes es redueix en gran manera la necessitat d’experimentar amb animals, perquè aquest tipus d’experimentació se substitueix per línies cel·lulars a l’hora de dur a terme els experiments. De fet, l’expert espera que aviat es pugui “humanitzar” el sistema, és a dir, fer que funcioni amb cèl·lules humanes, la qual cosa acostaria els resultats més cap a la seva possible utilització en pacients.


Article de referència: 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