Los bioquímicos Claudia Banchio y Javier Girardini son investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR) que depende de UNR-CONICET. La Dra. Banchio trabaja sobre cómo actúan las neuronas y el Dr. Girardini es especialista en mecanismos moleculares del cáncer. Ambos, lograron la combinación exacta para investigar en conjunto aquellos fenómenos que se producen en el interior de las células que permiten la regeneración de tejidos o la reparación de células dañadas en enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer o en accidentes cerebro vasculares (ACV). “Lo que nosotros esperamos es entender si el metabolismo de los fosfolípidos puede favorecer la diferenciación neuronal a partir de células madre y entender cómo es este proceso, para luego poder pensar en puntas de interacción terapéutica”, sostuvo Girardini.
Los investigadores explicaron que existen evidencias que han propuesto que después de la muerte neuronal, se reactiva un programa que promueve la generación de nuevas neuronas funcionales demostrando la habilidad que poseen las células madre endógenas de reemplazar neuronas muertas. De hecho, el programa que promueve neurogénesis, es decir, regeneración de neuronas, debe estar sólo parcialmente activado en isquemias, infartos y en enfermedades neurodegenerativas ya que no es suficiente para recuperar el tejido dañado. Por ello resulta esencial para los investigadores definir los mecanismos que regulan el proceso de neurogénesis. Basándose en resultados preliminares, lo que ellos proponen es que el destino de la célula es regulado por lípidos mensajeros. Por lo que determinar la naturaleza de dichas moléculas lipídicas, y la dinámica de su generación y regulación es importante como estrategias potenciales en el diseño de terapias de regeneración.
Desde hace 5 años Claudia Banchio estudia los mecanismos de acción en sistemas de neuronas y durante su investigación descubrió que el metabolismo del lípido fosfatidilcolina tiene el efecto de favorecer la diferenciación neuronal. “La diferenciación celular es un fenómeno en el que se activa una vía de señalización intracelular, es decir, se activan determinadas enzimas que van enviando señales al interior celular para indicarle a las células que tienen que hacer una cosa y no otra”, explicó Girardini y contó que están trabajando con una proteína llamada Pin 1 que regula muchos aspectos de esa señalización intracelular. “Pin 1 nos dice cómo se transmiten las señales al interior de las células para regular el comportamiento. Esas vías de señalización tienen un punto de contacto con esta proteína Pin 1 y pensamos entonces que el fenómeno puede estar regulado por ésta”. Por esa razón el equipo de investigadores intentan ver si el mecanismo que ven en neuronas funciona en células madre.
El objetivo fundamental de Banchio es determinar cómo se establecen los mecanismos en la plasticidad neuronal y poder encontrar moléculas para aumentarla en determinadas situaciones.“ La plasticidad neuronal es la capacidad que tiene el sistema nervioso. Las neuronas son como árboles que se conectan entre sí a través de ramas. El hecho de que un tejido tenga plasticidad es poder regenerar una rama para restablecer una conexión o bien ocupar un espacio que se ha destruido”, sostuvo la investigadora. “Las células madre son un blanco muy interesante porque el cerebro tiene nichos de células madre, incluso en el adulto. Lo que se sabe es que el ejercicio físico estimula que esas células madre se diferencien a neuronas; pero no se sabe cuál es el mecanismo ni por qué. Además, una célula madre no sólo da neurona sino que da otro tipo de células que forman parte del sistema nervioso pero lo interesante es desviarlo a neuronas que son las células funcionales”, señaló Banchio. Y agregó que aumentar el proceso de diferenciación de una célula madre a una neurona contribuiría a la plasticidad neuronal, pudiendo regenerar tejidos muertos o cubrir células dañadas en enfermedades y sería beneficioso para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.
La existencia de nichos de células madre dentro del organismo de un adulto abre posibilidades de análisis para los investigadores. Con el avance logrado en cultivo de neuronas sobre la diferenciación neuronal, los científicos estarían en condiciones de identificar moléculas que favorezcan la diferenciación neuronal y suplementar dietas a base de determinados lípidos. El investigador explicó la dinámica que existe en el laboratorio. “Si se identifica cuál es el proceso de enzimas que intervienen en la diferenciación, se puede pensar en buscar fármacos que aumenten esta actividad, o lo contrario. Si encuentras reguladores negativos en este proceso, creas inhibidores contra esas enzimas que permitan que esos procesos avancen más rápido”.
Los investigadores contaron que una alternativa que se utiliza actualmente en seres humanos es inyectar células madre derivadas de la médula ósea, que es el lugar donde hay reservorio de células madre que son capaces de dar más cantidad de tipos celulares. “Lo que se hace es inyectar esas células en el lugar del daño o en el sistema circulatorio y como resultado, se ven mejoras. Pero no se sabe si son esas células que se inyectaron las que después regeneran el organismo generando nuevos tejidos o si esas células articulan procesos que provocan la regeneración celular. Desde el punto de vista médico es importante saber cómo actúa, es decir, los mecanismos de acción por los efectos secundarios o daños colaterales que puedan causar.”, sostuvo Girardini.
Banchio, por su parte, indicó que el riesgo de determinados procesos de tratamiento en las células madre es que “como son células que proliferan y no tienen características de células diferenciadas pueden ser similares de lo que es un proceso tumoral. Entonces, el riesgo es tratar de que ahí se detenga el proceso o que se exacerbe y termine siendo un proceso tumoral”. En la actualidad, se han detectado células madre tumorales. “Esto que hace unos años era una hipótesis, ya se ha demostrado, que hay poblaciones de células dentro de un tumor que tienen características de células madre, de autorregenerarse, generar células iguales a ellas mismas que dan origen a más células tumorales”, dijo Girardini. Trabajar en una línea de células tumorales le da a la investigadora la posibilidad de obtener las células no diferenciadas e inducir la diferenciación, es decir, “decirle a la célula que se transforme en neurona, en forma controlada” dijo Banchio. Lo que están estudiando en este momento es la posibilidad de que este mecanismo funcione en células madre.
El estudio se basa en un análisis que se realiza bajo un microscopio donde miden la longitud y número de neuritas, es decir, la morfología y características funcionales de las células. “Las células en cultivo son células diferenciadas, de forma redonda, y cuando uno les cambia las condiciones, se detiene el crecimiento y cambian su forma”, detalló Banchio. Posteriormente realizan un análisis molecular, donde estudian lo que ocurre en el interior de la célula, como por ejemplo los cambios de niveles de proteínas, aplicando técnicas bioquímicas, de biología molecular e histoquímica. La investigadora destacó que la técnica de regeneración in vitro, es decir, la regeneración de tejidos a través de una célula fuera de un organismo vivo y volver a inyectarlo en el paciente tiene otra ventaja respecto al trasplante “porque no tienes que alterar el sistema inmune por la compatibilidad ya que al ser del mismo organismo, no se genera rechazo”.
Banchio y Girardini destacaron la importancia de este trabajo.”Es un paso muy importante que no es fácil lograrlo. A partir del cerebro de un ratón, pudimos extraer las células madre y ponerlas en cultivo, obteniendo neuroesferas que son cultivos enriquecidos de células madre”. Los próximos pasos son esperanzadores. “Una vez que encontremos cómo funciona este fenómeno y lo caractericemos en células en cultivo, pasaremos a hacer ensayo preclínico”, sostuvo el investigador.
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