Los científicos en Dresden, Alemania, han tenido éxito en imitar los mecanismos de la enfermedad de Alzheimer en un novedoso sistema modelo basado en células madre que reproduce las características del tejido cerebral humano. Esta herramienta experimental puede usarse para estudiar mecanismos de patología y ayudar a encontrarnuevos enfoques terapéuticos, dicen los investigadores. Sus resultados, publicados en la revista Célula del desarrollo , indica que la modulación del sistema inmune puede desencadenar procesos de reparación neuronal y, por lo tanto, posiblemente ayudar al cerebro a hacer frente mejor al Alzheimer. El estudio involucró al Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas DZNE, el Instituto Leibniz de Investigación de Polímeros de Dresde IPF,El Centro de Terapias Regenerativas de Dresde en la TU Dresde CRTD y otras instituciones de Alemania y el extranjero.
Al usar el nuevo modelo de enfermedad, los investigadores descubrieron un enfoque para instruir a las llamadas células madre para que produzcan neuronas. Esto inició procesos de reparación. Los expertos llaman a este fenómeno 'regeneración neuronal'.
"Las células madre neurales son las progenitoras de las neuronas. Ocurren naturalmente en el cerebro y, como tales, constituyen un reservorio de nuevas neuronas. Sin embargo, en las células madre neurales del Alzheimer pierden esta capacidad y, por lo tanto, no pueden reemplazar las neuronas perdidas debido a la enfermedad,"explica el Dr. Caghan Kizil, jefe del estudio actual y líder del grupo de investigación en el DZNE y el CRTD." Nuestros resultados sugieren que la modulación del sistema inmune puede desbloquear el potencial de las células madre neurales para construir nuevas neuronas. Estas nuevas células fomentan la regeneracióny posiblemente podría ayudar al cerebro a hacer frente mejor a la enfermedad. Esto apunta a un enfoque potencial para la terapia, que tenemos la intención de explorar más. Si funcionará en humanos, no podemos decir en esta etapa. En la actualidad, esto todavía esinvestigación fundamental "
redes tridimensionales
El nuevo modelo de enfermedad se basa en células madre humanas que están incrustadas en un hidrogel de polímero. Este biomaterial blando y transparente consiste en la heparina de glicosaminoglicano, el polímero sintético de poli etilenglicol y varias unidades de péptidos funcionales.crecido en pozos de cultivo pequeños de menos de un mililitro de volumen. "El sistema de polímero sintonizable permitió combinar señales moleculares y físicas efectivas que dirigen a las células a generar redes tridimensionales que recuerdan las redes neuronales del cerebro humano", enfatiza Carsten Werner,director del programa de biomateriales en IPF y profesor de materiales de polímeros biofuncionales en el CRTD. Señala que la configuración actual podría miniaturizarse aún más: "El tamaño del entorno de cultivo no es relevante. En principio, podríamos trabajar con volúmenes considerablemente más pequeños"
"Ya existen otros modelos de enfermedad basados en células madre humanas. Sin embargo, no son adecuados para abordar las preguntas de nuestra investigación sobre la regeneración neuronal", explica Kizil. "Estamos seguros de que nuestro sistema no tiene precedentes en varios aspectos, como elcapacidad de las células madre para comportarse de manera similar a como lo hacen en el cerebro ".
Por lo tanto, Kizil ve varias aplicaciones: "Debido a estas propiedades, nuestro modelo podría ser útil no solo para estudiar los procesos de la enfermedad. También veo uso en la industria farmacéutica. Aquí, podría aplicarse en la fase temprana del desarrollo de fármacospara la prueba de compuestos químicos ".
replicación de características patológicas
Cuando las células cultivadas de acuerdo con este método de cultivo se expusieron a 'Amyloid-beta', que son proteínas involucradas en la enfermedad de Alzheimer, se desarrollaron características patológicas típicas. Esto incluyó agregados de Amyloid-beta: las famosas 'placas'. Además, los investigadores observarondepósitos de proteínas Tau dentro de las neuronas, que son otro sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer. Además, encontraron daño neuronal y sináptico masivo. Sin embargo, la aplicación de la molécula del sistema inmune 'Interleukin-4' indujo células madre neurales para producir nuevas neuronas. Esto mitigó el dañoefectos desencadenados por Amyloid-beta.
¿Base para nuevas terapias?
"En el cerebro humano, la respuesta inmune tiene diversos efectos, tanto perjudiciales como beneficiosos. Sin embargo, nuestros resultados sugieren que al modular estos mecanismos, podemos combatir la enfermedad de Alzheimer", dice Kizil. "Curiosamente, además de mostrar los efectos beneficiososde Interleukin-4, nuestros datos también indican que este beneficio está relacionado con la regulación de un producto metabólico llamado ácido kinurénico, lo cual es significativo porque se sabe que los niveles de ácido kinurénico son elevados en los cerebros de pacientes con Alzheimer. Por lo tanto, nuestro modeloofrece pistas sobre cómo interactúan los diferentes jugadores que son relevantes para el Alzheimer. A la luz de esto, nuestro modelo podría ayudar a allanar el camino para terapias basadas en la regeneración neuronal ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DZNE - Centro alemán de enfermedades neurodegenerativas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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