{"id":103558,"date":"2023-01-12T17:24:33","date_gmt":"2023-01-12T16:24:33","guid":{"rendered":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/researchers-manage-to-grow-mature-neurons-at-the-lab-to-study-neurogenerative-diseases\/"},"modified":"2023-01-12T18:11:19","modified_gmt":"2023-01-12T17:11:19","slug":"researchers-manage-to-grow-mature-neurons-at-the-lab-to-study-neurogenerative-diseases","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ibecbarcelona.eu\/es\/neuronas-maduras-en-el-laboratorio-para-estudiar-enfermedades-neurodegenerativas","title":{"rendered":"Investigadores logran cultivar neuronas maduras en el laboratorio para estudiar enfermedades neurodegenerativas"},"content":{"rendered":"\n

Investigadores del Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) y de la Universidad de Barcelona (UB) han logrado crear las primeras neuronas altamente maduras a partir de c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas humanas (iPSCs) usando un material sint\u00e9tico, lo que abre nuevas oportunidades para la investigaci\u00f3n m\u00e9dica y posibles terapias para enfermedades neurodegenerativas y lesiones traum\u00e1ticas. El estudio acaba de publicarse en la revista Cell Stem Cell<\/em>.  <\/h4>\n\n\n\n
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Im\u00e1genes fluorescentes de neuronas humanas (te\u00f1idas con rojo, verde y azul) creciendo sobre recubrimientos con mol\u00e9culas de movimiento r\u00e1pido.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Hasta ahora, se hab\u00eda logrado generar neuronas a partir de c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas, pero estas neuronas presentaban un grado de madurez funcional insuficiente, similar al de neuronas en etapas tempranas de desarrollo. Esto limitaba su capacidad para investigar enfermedades neurodegenerativas, ya que son las neuronas adultas las que degeneran. La maduraci\u00f3n ineficiente de las neuronas diferenciadas a partir de iPSC, se deb\u00eda en parte a la falta de se\u00f1ales que se encuentran en el entorno de las neuronas, la matriz extracelular. <\/p>\n\n\n\n

\n

\u201cSe trata de la primera vez que se logra madurar neuronas derivadas de iPSC humanas con una matriz sint\u00e9tica. Esta plataforma permitir\u00e1 a los laboratorios disponer de neuronas maduras humanas para estudiar m\u00faltiples enfermedades neurol\u00f3gicas y desarrollar nuevas terapias\u201d, <\/em>comenta Zaida \u00c1lvarez, investigadora Ram\u00f3n y Cajal en el Instituto de Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC) y co-primera autora del estudio. <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

La matriz extracelular es esencial para el desarrollo de c\u00e9lulas en el laboratorio, ya que proporciona soporte estructural, regula la se\u00f1alizaci\u00f3n y diferenciaci\u00f3n celular, mantiene su integridad y proporciona un ambiente adecuado para el crecimiento celular. <\/p>\n\n\n\n

Para recrear la matriz extracelular y lograr una maduraci\u00f3n y funcionalidad similar a las neuronas del sistema nervioso en conficiones fisiol\u00f3gicas, los investigadores utilizaron \u00abmol\u00e9culas bailarinas\u00bb, una t\u00e9cnica revolucionaria presentada el a\u00f1o pasado por la Dra. Zaida \u00c1lvarez del IBEC y el profesor Samuel I. Stupp de la Universidad de Northwestern.  <\/p>\n\n\n\n

El primer paso fue diferenciar las iPSCs humanas en neuronas motoras y corticales para posteriormente colocarlas en nanofibras compuestas por \u00abmol\u00e9culas bailarinas\u00bb, donde los investigadores observaron que la capacidad de se\u00f1alizaci\u00f3n y de ramificaci\u00f3n de las neuronas hab\u00eda mejorado, lo que permit\u00eda que se generaran mejores contactos sin\u00e1pticos entre s\u00ed.  <\/p>\n\n\n\n

Los investigadores creen que, al avanzar la edad de las neuronas en cultivos celulares, se podr\u00e1n mejorar los experimentos para comprender mejor las enfermedades de aparici\u00f3n tard\u00eda. \u201cContar con neuronas maduras en el laboratorio es esencial para avanzar en la comprensi\u00f3n de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, Parkinson o la esclerosis lateral amiotr\u00f3fica (ELA), y en el desarrollo de terapias eficaces y seguras\u201d<\/em>, comenta Alberto Ortega, investigador Ram\u00f3n y Cajal en la Facultat de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona (UB), miembro del Instituto de Neurociencias de la UB (UBneuro)  y co-primer autor del estudio. <\/p>\n\n\n\n

Habilidades sincronizadas de \u201cbaile\u201d<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Para desarrollar las neuronas maduras, los investigadores utilizaron nanofibras compuestas por \u00abmol\u00e9culas bailarinas\u00bb, un material que Zaida \u00c1lvarez desarroll\u00f3 en el laboratorio de Stupp como un tratamiento potencial para lesiones agudas de la m\u00e9dula espinal. En investigaciones anteriores publicadas en la revista Science<\/em>, Zaida \u00c1lvarez descubri\u00f3 c\u00f3mo cambiar el movimiento de las mol\u00e9culas para que puedan encontrar y conectarse de manera m\u00e1s eficiente a los receptores celulares que est\u00e1n en constante movimiento.  <\/p>\n\n\n\n

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Coautores Zaida \u00c1lvarez (IBEC) y Alberto Ortega (UB)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

En el nuevo estudio, Zaida \u00c1lvarez y Alberto Ortega encontraron que las nanofibras con mayor movimiento molecular dieron lugar a mejoras en los cultivos de neuronas humanas. En otras palabras, las neuronas cultivadas en estos materiales sint\u00e9ticos m\u00e1s din\u00e1micos mostraron una mayor madurez, con menos agregaci\u00f3n y con una se\u00f1alizaci\u00f3n m\u00e1s intensa. <\/p>\n\n\n\n

\u00abCreemos que esto funciona porque los receptores se mueven muy r\u00e1pido en la membrana celular y las mol\u00e9culas de se\u00f1alizaci\u00f3n de nuestros andamios tambi\u00e9n se mueven muy r\u00e1pido\u00bb, <\/em>explica Stupp, director del Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnolog\u00eda (SQI) y profesor distinguido Severo Ochoa en el IBEC. <\/p>\n\n\n\n

Como parte de la investigaci\u00f3n, se tomaron c\u00e9lulas de piel de un paciente con ELA y las convirtieron en neuronas motoras espec\u00edficas del paciente, el tipo celular afectado en esta enfermedad neurodegenerativa. Estas neuronas se cultivaron durante dos meses en los materiales sint\u00e9ticos para desarrollar caracter\u00edsticas propias de la enfermedad de la ELA. \u201cEsto no solo ha proporcionado una nueva ventana para estudiar la ELA, sino que este sistema tambi\u00e9n se podr\u00e1 utilizar para estudiar y probar posibles terapias en otras enfermedades neurol\u00f3gicas<\/em>\u201d comenta Evangelos Kiskinis, profesor de neurolog\u00eda y neurociencia en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern e investigador Robertson de la New York Stem Cell Foundation. <\/p>\n\n\n\n

Esperanzas de tratamiento futuro para lesiones de la m\u00e9dula espinal, enfermedades neurodegenerativas<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

M\u00e1s adelante, estas neuronas altamente funcionales, gracias al material sint\u00e9tico, podr\u00edan trasplantarse en pacientes con p\u00e9rdida de neuronas, por lesi\u00f3n o enfermedad, lo que podr\u00eda restaurar la cognici\u00f3n o las sensaciones perdidas. Y, debido a que las c\u00e9lulas iniciales podr\u00edan provenir del mismo paciente, las neuronas derivadas y trasplantadas no generar\u00edan rechazo. <\/p>\n\n\n\n

En el estudio, tambi\u00e9n ha participado Kohei Sato investigador en la escuela de ciencias de la vida y tecnolog\u00eda en el Instituto Tecnol\u00f3gico de Tokio y Elisabeth Engel, investigadora principal del grupo de biomateriales para terapias regenerativas del Instituto para la Bioingenier\u00eda de Catalu\u00f1a (IBEC).  <\/p>\n\n\n\n

El estudio, \u201cLos andamios de matriz extracelular artificial de mol\u00e9culas m\u00f3viles mejoran la maduraci\u00f3n de las neuronas derivadas de c\u00e9lulas madre humanas\u201d, ha recibido financiaci\u00f3n de las siguientes entidades:  Ministerio de Ciencia, Gobierno de Espa\u00f1a, beca Mike Lane de Castellers de Vila de Gracia 2021, AFM-Telethon Trampoline, Beatriu de Pinos 2019, beca Ramon y Cajal, Centro de Nanomedicina Regenerativa del Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnolog\u00eda, Instituto Nacional de Trastornos Neurol\u00f3gicos y Accidentes Cerebrovasculares de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), Instituto Nacional del Envejecimiento de los NIH, Instituto Nacional de Ciencias Biom\u00e9dicas de los NIH Imaging and Bioengineers, NIH National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, Les Turner ALS Foundation, New York Stem Cell Foundation, Departamento de Energ\u00eda de EE. UU. y la Fundaci\u00f3n de Investigaci\u00f3n de Veteranos Americanos Paralizados. <\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\n\n\n\n

Art\u00edculo de referencia: <\/strong>
Zaida \u00c1lvarez, J. Alberto Ortega, Kohei Sato, Ivan R. Sasselli, Alexandra N. Kolberg-Edelbrock, Ruomeng Qiu, Kelly A. Marshall, Thao Phuong Nguyen, Cara S. Smith, Katharina A. Quinlan, Vasileios Papakis, Zois Syrgiannis, Nicholas A. Sather, Chiara Musumeci, Elisabeth Engel, Samuel I. Stupp and Evangelos Kiskinis. Artificial extracellular matrix scaffolds of mobile molecules enhance maturation of human stem cell-derived neurons<\/a><\/em>. Cell Stem Cell (2023), DOI: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.stem.2022.12.010<\/a> <\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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