Biología de las células madre en neurociencia traslacional
Resumen de Investigación:
Numerosas enfermedades neurológicas, y en particular la enfermedad de Parkinson (EP) son el resultado de una degeneración o muerte celular que sigue una progresión exponencial. En la EP, la pérdida de neuronas dopaminérgicas (nDA) en la substantia nigra (SN) limita la ventana terapéutica de los tratamientos disponibles (L-dopa, inhibidores MAO-B y COMT, anticolinérgicos) que mejoran la calidad de vida de los pacientes, pero no pueden prevenir la progresión de la EP.
En consecuencia, reparar el tejido dañado se convierte en el objetivo; cuando no se puede prevenir la pérdida de células, la recuperación pasa por el remplazamiento celular. La terapia de remplazo con células no es un concepto nuevo: transfusiones de sangre, injertos de piel, trasplante de órganos son todo formas de terapia de remplazo con células.
La terapia de remplazo en EP tiene como objetivo que nDA implantadas ectópicamente puedan recuperar y mantener los niveles funcionales de DA perdidos con la enfermedad. Esta hipótesis de trabajo se ha contrastado en ensayos clínicos en los que se ha utilizado tejido fetal de mesencéfalo ventral. Estos estudios, indican que la terapia celular es una herramienta prometedora pero inviable en su estado actual por los problemas éticos y técnicos ligados al uso de tejido fetal humano: la limitación en la fuente de células da lugar a una amplia variabilidad entre individuos (sin un donante universal) y podría ser responsable de la diversidad existente en la respuesta a tratamiento (desde mejoras persistentes en la sintomatología hasta la aparición de discinesias)
Nuestro grupo de investigación se centra en el estudio de la biología de las células madre con el objetivo de entender los eventos durante el desarrollo que dan lugar a la generación de neuronas maduras de interés en la terapia de remplazo en enfermedades neurodegenerativas (ej, neuronas dopaminérgicas para tratar EP).
Nuestros estudios con modelos experimentales de EP indican que la terapia con cierto tipo de células madre puede producir un beneficio clínico e histológico más allá del propio remplazo, induciendo una serie de cambios que limitan la progresión mejorando la supervivencia de las nDA. Utilizando un enfoque multidisciplinar, trabajamos en el desarrollo de bioimplantes controlables a demanda con luz combinando ingeniería de materiales, optogenética y terapia con células madre.
Al igual que la EP, muchas de las enfermedades neurológicas más comunes se han descrito hace un gran número de años, y aunque seguimos aprendiendo sobre la fisiología del cerebro y buscamos nuevas dianas para el tratamiento de estas enfermedades, todavía no hemos llegado lo suficientemente lejos y aunque podemos tratarlas, no podemos curarlas.
Con el objetivo de aumentar el conocimiento del tejido cerebral humano y minimizar el número de animales de laboratorio utilizado para la investigación básica, trabajamos con organoides de cerebro humano en el desarrollo tecnológico de plataformas de investigación in vitro que nos brinden la posibilidad de fijar un nuevo estándar en el estudio del cerebro humano, sano o enfermo.
FIGURA 1:
Tinción inmunohistoquímica de un organoide cerebral (A) y un agregado neural 3D (B, C). En el organoide cerebral (A) se detectan NSCs (marcadas en rojo, con nestina) y neuronas inmaduras (marcadas en verde con beta-III-tubulina). En el recuadro se observa la organización espacial del tejido tras 40 días de maduración del organoide generado a partir de hiPSCs sin células/productos xenogénicos (tinción de contraste de núcleos en azul con DAPI).
A partir de células madre neurales (human forebrain NSCs), tras un mes en cultivo se genera un agregado neural tubular de 3mm de longitud (B, C). La inmunodetección de células expresando nestina (rojo, B) y beta-III-tubulina (verde, C) así como la organización espacial del tejido (núcleos teñidos en azul, DAPI), contrastan con el organoide cerebral.
| Apellidos | Nombre | Laboratorio | Ext.* | Categoría profesional | |
|---|---|---|---|---|---|
| Pérez Pereira | Marta | 305 | 4650 | pereiram(at)cbm.csic.es | Profesor Contratado Doctor Universidad |
| Romero Pérez | Rafael | 305 | 4650 | rromero(at)cbm.csic.es | Titulado Sup.de Actividades Técn. y Profes. GP1 |
| Stancic | Brina | 305 | 4650 | bstancic(at)cbm.csic.es | Titulado Sup.de Actividades Técn. y Profes. GP1 |
| Ulecia Morón | Cristina | 305 | 4650 | cristina.ulecia(at)cbm.csic.es | Titulado Sup.de Actividades Técn. y Profes. GP1 |
Publicaciones relevantes:
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Vasudevan S, Dotti A, Kajtez J, Martínez-Serrano A, Gundlach C, Maçãs SC, Lauschke K, Vinngaard AM, López SG, Pereira M, Heiskanen A, Keller SS, Emnéus J. Omnidirectional leaky opto-electrical fiber for optogenetic control of neurons in cell replacement therapy. Bioelectrochemistry. 2023 Feb;149:108306. doi: 10.1016/j.bioelechem.2022.108306. Epub 2022 Oct 25. PubMed PMID: 36345111.
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Más en : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/myncbi/1f_eokr0RKiQX/bibliography/public/
Doctoral theses:
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Camille Baumlin (2021) “Effects of a neuroprotective stem cell therapy involving Mesenchymal Stem Cells secreting GDNF in Parkinsonian mice from short to long-term”
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Theresa SP Rothenbücher (2020) “Engineered brain organoids. Developing an improved and larger human brain model in vitro”
- Anna Nelke (2019) “Differential effects of neural stem cell therapy in adult and middle-aged Parkinsonian mice”
