magen: Andamios de nanofibras aleatorias (izquierda) y alineadas (derecha) tras una semana de la implantación en el córtex cerebral de ratones. Las células gliales (verde) y los vasos sanguíneos (rojo) penetran en el andamio alineado y no en las fibras aleatorias (rayas blancas). Fuente: IBEC.
Investigadores en regeneración de tejidos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), de la Universidad de Barcelona (UB) y de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) han desarrollado un implante, hecho de un polímero, que estimula la regeneración del tejido cerebral, especialmente en casos de lesiones pre- y postnatales.
En el estudio, liderado por la doctora Soledad Alcántara del Grupo de Desarrollo Neural de la UB, los científicos han descubierto que estos implantes biodegradables hechos de nanofibras de ácido poliláctico (PLA) reproducen algunos aspectos del entorno natural del cerebro embrionario y estimulan la regeneración del tejido.
Estos implantes, conocidos en ingeniería de tejidos como "andamios", liberan L-lactato, una molécula que actúa como señal celular común para inducir la angiogénesis (formación de vasos sanguíneos nuevos). También reproducen el nicho neurogénico, es decir, el entorno en el que los progenitores neurales generan nuevas neuronas y células de glía, que migran siguiendo los patrones de migración que tienen lugar durante el desarrollo cerebral.
“Las lesiones cerebrales son la causa común de muchas discapacidades, debido a la pérdida de tejido nervioso y a la formación de cavidades que inhiben el crecimiento de las neuronas”, explica Zaida Álvarez miembro del grupo de Biomateriales para Terapias Regenerativas del IBEC y del grupo de Desarrollo Neural de la UB, y primera autora del artículo, en la nota de prensa del IBEC. “Para encontrar estrategias regenerativas efectivas que promuevan la recuperación del cerebro después de una lesión traumática tenemos que focalizarnos en resolver los obstáculos actuales: la débil integración del implante y la supervivencia celular.”
En el estudio, liderado por la doctora Soledad Alcántara del Grupo de Desarrollo Neural de la UB, los científicos han descubierto que estos implantes biodegradables hechos de nanofibras de ácido poliláctico (PLA) reproducen algunos aspectos del entorno natural del cerebro embrionario y estimulan la regeneración del tejido.
Estos implantes, conocidos en ingeniería de tejidos como "andamios", liberan L-lactato, una molécula que actúa como señal celular común para inducir la angiogénesis (formación de vasos sanguíneos nuevos). También reproducen el nicho neurogénico, es decir, el entorno en el que los progenitores neurales generan nuevas neuronas y células de glía, que migran siguiendo los patrones de migración que tienen lugar durante el desarrollo cerebral.
“Las lesiones cerebrales son la causa común de muchas discapacidades, debido a la pérdida de tejido nervioso y a la formación de cavidades que inhiben el crecimiento de las neuronas”, explica Zaida Álvarez miembro del grupo de Biomateriales para Terapias Regenerativas del IBEC y del grupo de Desarrollo Neural de la UB, y primera autora del artículo, en la nota de prensa del IBEC. “Para encontrar estrategias regenerativas efectivas que promuevan la recuperación del cerebro después de una lesión traumática tenemos que focalizarnos en resolver los obstáculos actuales: la débil integración del implante y la supervivencia celular.”
Organización natural en 3D
Cuando los andamios de PLA diseñados en el IBEC fueron implantados en ratones recién nacidos, el L-lactato liberado durante la degradación actuó como fuente de energía alternativa motivando el crecimiento de las neuronas y activando a los progenitores endógenos.
Las fibras utilizadas para construir la "estructura" reprodujeron la organización natural en 3D, así como la topología de la glía radial embrionaria, lo que favoreció la migración neuronal y la vascularización durante el crecimiento cerebral.
“Mediante la mejora de los implantes ha sido posible regular los parámetros biofísicos y metabólicos que lideran la restauración de la función del tejido nervioso tras una lesión, sin la necesidad de células exógenas, factores de crecimiento o manipulaciones genéticas,” dice Zaida Álvarez.
“Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de que estos experimentos se puedan trasladar a la clínica –tenemos que ver si hay una respuesta regenerativa similar en ratones adultos– nuestros resultados abren perspectivas esperanzadoras y apasionantes en el diseño de dispositivos implantables libres de células.”
Cuando los andamios de PLA diseñados en el IBEC fueron implantados en ratones recién nacidos, el L-lactato liberado durante la degradación actuó como fuente de energía alternativa motivando el crecimiento de las neuronas y activando a los progenitores endógenos.
Las fibras utilizadas para construir la "estructura" reprodujeron la organización natural en 3D, así como la topología de la glía radial embrionaria, lo que favoreció la migración neuronal y la vascularización durante el crecimiento cerebral.
“Mediante la mejora de los implantes ha sido posible regular los parámetros biofísicos y metabólicos que lideran la restauración de la función del tejido nervioso tras una lesión, sin la necesidad de células exógenas, factores de crecimiento o manipulaciones genéticas,” dice Zaida Álvarez.
“Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de que estos experimentos se puedan trasladar a la clínica –tenemos que ver si hay una respuesta regenerativa similar en ratones adultos– nuestros resultados abren perspectivas esperanzadoras y apasionantes en el diseño de dispositivos implantables libres de células.”
Referencia bibliográfica:
Álvarez, Z., Castaño, O., Castells, A.A., Mateos-Timoneda, M.A., Planell, J.A., Engel, E. & Alcántara, S. (2014).Neurogenesis and vascularization of the damaged brain using a lactate-releasing biomimetic scaffold. Biomaterials (2014). DOI:
Álvarez, Z., Castaño, O., Castells, A.A., Mateos-Timoneda, M.A., Planell, J.A., Engel, E. & Alcántara, S. (2014).Neurogenesis and vascularization of the damaged brain using a lactate-releasing biomimetic scaffold. Biomaterials (2014). DOI: