Un proyecto del CSIC explora el uso de nanotecnología para reparar lesiones medulares

Cada año se producen en España entre 800 y 1.000 lesiones medulares. Los accidentes de tráfico (también los deportivos), las caídas o, en verano, las zambullidas son algunas causas más comunes. Las noticias para el abordaje de estas lesiones, son cada día mas esperanzadoras. Intentar entender mejor la lesión medular y, con ese conocimiento, conseguir una solución terapéutica a los pacientes es el objetivo de una iniciativa pionera para reparar lesiones a través de la ciencia de materiales, la medicina regenerativa y la nanotecnología.

Siete centros de investigación de seis países europeos, coordinados por Conchi Serrano, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) han arrancado el proyecto 'Piezo4Spine' -cuya reunión inaugural se celebra este martes- financiado con 3,5 millones de euros en la convocatoria Pathfinder de la Unión Europea, que analizará la respuesta de células y tejidos a estímulos mecánicos para desarrollar nuevas terapias eficaces en el tratamiento de lesiones de médula.

En España hay más de 149.000 personas con lesión medular, según los últimos datos del Instituto Nacional de Estadística (INE).

Según explica la investigadora del CSIC se han planteado "dos dianas específicas a las que la comunidad científica no ha dado suficiente importancia hasta el momento: los mecanorreceptores 'Piezo' y los fibroblastos que participan en la respuesta al daño neural". En España hay más de 149.000 personas con lesión medular, según los últimos datos del Instituto Nacional de Estadística (INE).

La hipótesis del proyecto radica en el concepto de mecanotransducción o "la capacidad que tienen nuestras células y tejidos para sentir y responder a estímulos mecánicos"

La hipótesis del proyecto, detalla, radica en el concepto de mecanotransducción, es decir, "la capacidad que tienen nuestras células y tejidos para sentir y responder a estímulos mecánicos". La investigadora abunda: las células no sólo son sensibles a estímulos químicos y biológicos, sino que también sienten lo mecánico. Precisamente, el objetivo de su trabajo es investigar esos procesos de señalización mecánica y cómo se relacionan con el funcionamiento del tejido neural en estado fisiológico y patológico.

Una ciencia pionera

Se trata de una ciencia pionera. Hasta hace aproximadamente una década (2010) no se se hallaron estos receptores mecánicos en células de mamífero. El descubrimiento fue reconocido con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina para Arden Patapoutian, en 2021. Serrano relata que Patapoutian identificó por primera vez "el receptor proteico que está en la membrana de las células, y es capaz de sentir vibraciones mecánicas y desencadenar respuestas celulares concretas. Son estos receptores mecánicos, llamados 'Piezo', los que representan la base de este novedoso trabajo y su punto más revolucionario: "Nos preguntamos por qué no usar estos 'Piezo' y ver qué implicación tienen en procesos patológicos como la lesión medular", precisa.

Además del estudio de los receptores 'Piezo' y su implicación en el daño neural, el trabajo propone un segundo pilar terapéutico: desarrollar herramientas de ingeniería genética para modular los fibroblastos que participan en los procesos de cicatrización. Estos fibroblastos son uno de los tipos celulares que más rápido responden para controlar y cicatrizar la zona del cuerpo dañada. Sin embargo, esta activación dificulta la regeneración natural del tejido neural dañado, en este caso, la médula espinal. Por ello, describen los investigadores, el consorcio de 'Piezo4Spine' trabajará en el bloqueo de estos fibroblastos, favoreciendo los procesos regenerativos del propio cuerpo.

"A lo largo del proyecto, desarrollaremos una matriz tridimensional por bioimpresión 3D cargada con nanovehículos que llevarán terapias activas al sitio de la lesión", señala Serrano.

"A lo largo del proyecto, desarrollaremos una matriz tridimensional por bioimpresión 3D cargada con nanovehículos que llevarán terapias activas al sitio de la lesión", señala Serrano. La investigadora se muestra segura de que, de tener éxito, "este proyecto permitirá acceder a nuevos conocimientos y tecnologías que no sólo podrían ser útiles para la regeneración neural, sino también para otras patologías que compartan dianas terapéuticas".

El proyecto 'Piezo4Spine' cuenta con la participación del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo, referente en lesión medular en España, que está muy implicado en la iniciativa, explican fuentes del centro sanitario. De hecho, la investigadora Conchi Serrano trabajó en este hospital. Según los datos que reporta el balance de ingresos del año 2021 de la Dirección Médica del centro -dependiente del Servicio de Salud de Castilla-La Mancha- ese año se atendieron un total de 258 pacientes nuevos con lesión medular aguda. De ellos, los ingresos por traumatismos representaron el 47%, mientras que las lesiones no traumáticas, es decir, enfermedades neurológicas con afectación de la médula espinal, supusieron el 53%.

Cooperación internacional

Junto al Hospital de Parapléjicos de Toledo, en el proyecto que arranca el CSIC participan el Instituto Tecnológico Italiano (Italia), la Universidad de Coimbra (Portugal), la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), la empresa Black Drop Biodrucker GmbH (Alemania) y la empresa ACIB GmbH (Austria). Del ICMM-CSIC también participan los investigadores del Grupo de Materiales para Medicina y Biotecnología (MaMBIO) Puerto Morales y Sabino Veintemillas; y Ricardo García, del Grupo de Microscopía de Fuerzas Avanzada y Nanolitografía (ForceTool).

El equipo del CSIC, además de coordinar, desempeñará un papel clave en el proyecto: participando y liderando muchas de las tareas de desarrollo de los nanovehículos terapéuticos y la matriz tridimensional, del estudio de los receptores 'Piezo' y de la evaluación y validación de la prueba de concepto en cultivos celulares y en el modelo preclínico de lesión medular en ratas. La Unidad Asociada que mantiene el CSIC con el Hospital de Parapléjicos de Toledo otorgará perspectiva clínica y soporte a la colaboración estrecha entre ambos centros.