Investigadores de la USAL logran mejoras en ratones con daño cerebral

El potencial de las células madre para reparar lesiones cerebrales y avanzar en el tratamiento de todo tipo de enfermedades neurodegenerativas, como el alzhéimer o el párkinson, está arrojando importantes resultados en los últimos años. Pero se trata de un terreno tan complejo como el propio cerebro y asegurar los resultados de cada investigación es fundamental.

Así lo entiende uno de los pioneros a nivel mundial en esta materia, el catedrático de Biología Celular de la Universidad de Salamanca José Ramón Alonso que, a pesar de su prudencia, ha obtenido resultados "sin precedentes" con el trasplante de células madre en ratones con daño cerebral genético al lograr "mejoras significativas a nivel motor y también a nivel sensorial", según informó el responsable de la investigación a Comunicación Universidad de Salamanca.

En el primer caso, tal y como explica Alonso, director del laboratorio "Plasticidad Neuronal y Neurorreparación" del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (INCyL), se utilizaron animales con un problema genético afectados por una neurodegeneración que les hacía quedarse paralíticos y empezar a tambalearse a los pocos días de nacer. Para evaluar la eficacia de las nuevas células en su cerebro, procedentes de la médula ósea de un donante, se diseñó un protocolo de medida utilizando un aparato con una barra que va girando cada vez más deprisa donde los ratones deben adaptarse al movimiento y, si no lo logran, se caen. Abajo se instalan cinco cronómetros para medir exactamente qué tal funcionan. "De forma muy llamativa, vimos que mejoraban sensiblemente, con alta significación estadística; había una mejora motora muy importante", explica el investigador.

Con un segundo grupo, se quiso dar respuesta a los problemas sensoriales que también están detrás del daño cerebral. "Tenemos muchas enfermedades en las que el problema no es motor, sino que pierdes la vista, el oído o el olfato, que es precisamente el sentido más importante de los ratones y un campo en el que nosotros hemos trabajado siempre", aclara José Ramón Alonso.

Así, no sólo lograron demostrar que también "había una mejora sensorial importante en los animales", sino que para ello diseñaron un nuevo aparato, un olfatómetro "que vamos a patentar ahora, porque creemos que puede ser una entrada económica relevante para la Universidad de Salamanca". Se trata de un sistema de tubos y válvulas que libera cierta cantidad de aroma y -mediante la conexión a un ordenador-, mide la respuesta cerebral a los olores. "Animamos al ratón a que colabore dándole un premio cuando lo hace bien y realmente los resultados son muy buenos", apunta.

Desde la neurógenesis adulta

Para llegar hasta aquí, "con estos datos tan impactantes" que han llamado la atención a nivel internacional tanto en congresos como en revistas, la investigación de este grupo de la Universidad de Salamanca ha pasado por diferentes fases que han arrojado, a su vez, importantes descubrimientos.

Como pioneros en el estudio de células madres en el cerebro, aplicaron a la investigación el concepto de neurogénesis adulta. "Esto hace pocos años era impensable, había una especie de dogma de que el cerebro se desarrollaba en la primera infancia, hasta los 2 años, y luego empezábamos a perder neuronas, pero no es así". Al respecto, Alonso explica que, menos en dos zonas -el bulbo olfatorio y el hipocampo- al cerebro se incorporan continuamente durante toda nuestra vida nuevas neuronas y en los dos casos se piensa "que las generamos para guardar memoria", expone. En este sentido, la primera línea de investigación del grupo fue determinar si eso se podía aprovechar, si esas células nuevas podían "ayudarnos a tratar enfermedades neurodegenerativas como el párkinson o el alzhéimer", añade.

Los primeros experimentos en ratones no dieron los resultados deseados, pero supusieron un avance significativo para entender el funcionamiento de las nuevas células. Posteriormente, se realizaron trasplantes de células en monos con una lesión similar al alzhéimer, y "tuvimos una mezcla de noticias buenas y noticias malas, como suele ser la investigación".

Las células sobrevivían, el cerebro, "no sabemos muy bien por qué, no rechaza un trasplante; sin embargo, no fuimos capaces de reconstruir los circuitos cerebrales dañados". Por el contrario, lo que hacían era "conectarse entre ellas, que si lo piensas es lógico. Eran células muy jóvenes y, en vez de ir a buscar a las maduras, se juntaban y hacían microcerebros. El problema es que no tenemos un sistema de guía para llevarlas al sitio donde las necesitamos", aclara el catedrático.

La siguiente estrategia les llevó a recurrir a un animal donante, extraer células, no ya del cerebro, sino de la médula ósea, y trasplantarlas. Un paso decisivo, ya que, como comenta Alonso, "esto hace poco lo contabas y nadie te lo creía. Ya se ha demostrado por diferentes grupos, también por el nuestro, que esas células van generando nuevos tipos celulares y algunos llegan al cerebro, aunque no sabemos cómo atraviesan la barrera hematoencefálica. Descubrirlo es también un tema apasionante".

Para poder realizar el seguimiento de esas células y "demostrar que realmente estaban allí", sobre todo para validar resultados en publicaciones científicas, los investigadores utilizaron varios mecanismos. Uno de ellos fue colocar células de un animal macho en un receptor hembra, y si tenían cromosoma Y, se podían seguir con una sonda específica. También usaron ratones fluorescentes verdes, con todas sus células fluorescentes verdes, "así que las cogimos de la médula ósea y las pudimos seguir en el receptor aunque se dividan o se diferencien", precisa.

En ambos casos, comprobaron que llegaban al cerebro, pero en muy poca cantidad y no a todas las zonas. "¿Cómo podemos aumentar su presencia, guiarlas y llevarlas donde las necesitamos?", es la gran pregunta en la que trabaja este grupo.

El futuro de la investigación

De momento, ya han logrado resultados reales en la mejora motora y sensorial de ratones paralíticos. Ahora intentan descubrir por qué un número tan bajo de células, de 20, 40 o 60 en algunos casos, provocan tanta mejoría funcional. También están estudiando posibilidades para que el número de células aumente haciendo más permeable la barrera hematoencefálica. "Cuando hay una inflamación es más permeable y en algún experimento ya hemos logrado que el número de células que entran se multiplique por diez, pero estamos explorando otros caminos", según explica el biólogo.

Además, están perfeccionando la inclusión de las células, pasando del modo intraperitoneal a la inyección intravenosa y estudiando otros caminos, por ejemplo, a través de epitelio olfatorio.

Con todo, el catedrático asegura que realmente "hemos logrado unos resultados muy atractivos, pero con muchas líneas de investigación abiertas para afianzar los resultados, y muchas variables".

Líneas de investigación paralelas: autismo

Una de estas investigaciones paralelas ha tenido también sus frutos, muy alentadores, para las personas con Trastorno de Espectro Autista (TEA), ya que uno de los hallazgos más llamativos de las pocas autopsias que se realizan en este campo refleja que con esta enfermedad se pierden células de Purkinje. Las personas con autismo tienen hasta un 40 % menos de estas neuronas, muy relacionadas con las emociones y el movimiento.

"Nosotros estamos consiguiendo, en un animal que pierde estas células, que no mueran, lo que está suscitando mucho interés, porque cada vez hay más conciencia de que el autismo es un problema neurobiológico, y estamos más cerca de tener ese biomarcador que hemos perseguido siempre", aclara Alonso.

Las células madre que han implantado en los animales de este laboratorio han logrado llegar a las de Purkinje y se han fusionado como dos pompas de jabón; al llevar un gen nuevo, ya no mueren. "Si su destino era desparecer, no desaparecen. Si el desarrollo del autismo finalmente tiene que ver con estas células que se pierden, nosotros lo podemos evitar en el laboratorio. Pero se necesita mucha investigación previa antes de llegar a la clínica, tenemos que estar seguros de tener el mejor procedimiento", en palabras del investigador.

Colaboración internacional y formación

El grupo Plasticidad Neuronal y Neurorreparación del Instituto de Neurociencias de Castilla y León (INCyL) que dirige José Ramón Alonso está formado por tres biólogos y seis doctorandos y mantienen una colaboración constante con otros laboratorios internacionales, de Francia o Estados Unidos, además de con diferentes universidades e institutos españoles de Sevilla, Barcelona o Madrid, porque "no hay otro camino en la ciencia actual, es necesario compartir técnicas, aparatos y resultados".

Además, cuenta con una financiación estable y competitiva tanto del Gobierno central como de la Junta de Castilla y León y fundaciones privadas. "Somos un grupo pequeño, pero formamos muy bien a la gente; al final les contratan de los mejores sitios y damos mucha importancia a la relación con la sociedad, sobre todo en la divulgación de la ciencia y en la educación para la salud", añade Alonso.

Fruto de estas premisas, uno de los estudiantes está realizando una tesis doctoral utilizando precisamente el olfatómetro, a punto de lograr la patente. Además, en colaboración con el Servicio de Otorrinolaringología del Hospital Universitario de Salamanca, está midiendo las causas y variables de la anosmia -o pérdida del sentido del olfato- con pruebas a ciudadanos de toda la provincia.