Parálisis inversa: las ‘moléculas danzantes’ pueden reparar las lesiones de la médula espinal
The National Spinal Cord Injury Statistical Center estimates that approximately 300,000 Americans are living with a spinal cord injury today.
Después de un nuevo tratamiento desarrollado con Advanced Photon Source, los ratones paralizados ahora pueden «caminar» nuevamente.
La ciencia detrás del tratamiento.
Un nuevo tratamiento inyectable para la lesión de la médula espinal utiliza moléculas especialmente diseñadas que hacen que las células de la médula espinal respondan mediante la curación. Los investigadores utilizaron la caracterización de rayos X en Advanced Photon Source (APS). Esto permitió a los investigadores determinar la estructura de estas moléculas cuando se combinaron para crear pequeñas fibras en una solución líquida.
Los investigadores pueden controlar el movimiento de estas fibras, lo que permite que las fibras interactúen con las células espinales de manera más efectiva.
En una nueva terapia inyectable que repara las lesiones de la médula espinal, las moléculas forman nanofibras que «bailan», haciendo más probable la comunicación con las células para reparar la médula espinal dañada. Crédito: Universidad del Noroeste
El impacto del tratamiento
Cada año, cientos de miles de personas tienen lesiones en la médula espinal que a menudo provocan parálisis. Durante muchos años, los investigadores han estado buscando una cura para estas lesiones. Con solo una dosis, este nuevo tratamiento inyectable revirtió la parálisis en ratones después de cuatro semanas.
Si funciona de la misma manera en los humanos, las personas con lesiones graves en la columna pueden tener la oportunidad de volver a caminar. Las técnicas y enfoques para la caracterización por rayos X también pueden ayudar a desarrollar otros enfoques terapéuticos que requieren conocimientos sobre la estructura molecular.
Un ratón paralizado (izquierda) arrastra sus patas traseras, en comparación con un ratón paralizado que recuperó la capacidad de mover las patas después de recibir la terapia inyectable de Northwestern. Crédito: Laboratorio Samuel I. Stupp/
Northwestern University
Fundada en 1851, Northwestern University (NU) es una universidad privada de investigación con sede en Evanston, Illinois, EE. UU. Northwestern es conocida por su Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick, la Escuela de Administración Kellogg, la Escuela de Medicina Feinberg, la Escuela de Derecho Pritzker, la Escuela de Música Bienen y la Escuela de Periodismo Medill.
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Resumen
Una parte fundamental de esta investigación sobre un tratamiento novedoso para las lesiones de la columna vertebral se llevó a cabo en APS, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía (DOE) en el Laboratorio Nacional de Argonne. Allí, científicos de la Universidad Northwestern y los Laboratorios de Investigación de la Fuerza Aérea utilizaron haces de rayos X ultrabrillantes para estudiar la estructura de las moléculas modificadas y cómo se comportaban juntas en una solución.
Inyectadas como líquido, las moléculas se unieron para formar diminutas estructuras de fibra (llamadas nanofibras) que rodeaban la médula espinal.
Una animación simple muestra cómo una sola inyección restaura las conexiones en el sistema nervioso debajo del sitio de una lesión grave de la médula espinal. Crédito: Laboratorio Samuel I. Stupp/Mark Seniw/Universidad de Northwestern
En los estudios de APS, los investigadores descubrieron que el movimiento de las moléculas en las nanofibras podría controlarse cambiando su estructura química. Resultó que las moléculas que más se movían, «bailaban» más, tenían más probabilidades de enviar señales a las células espinales a través de proteínas llamadas receptores, lo que resultó en un tratamiento más efectivo.
Conocer la estructura de la matriz molecular permitió a los científicos ajustar el movimiento de las moléculas. Al hacer que las moléculas «bailen», era más probable que encontraran y se involucraran en los receptores celulares, lo que provocó que las células repararan las neuronas dañadas.
Referencia: «Los andamios bioactivos con movimiento supramolecular mejorado promueven la recuperación de la lesión de la médula espinal» por Z. Álvarez, AN Kolberg-Edelbrock, IR Sasselli, JA Ortega, R. Qiu, Z. Syrgiannis, PA Mirau, F. Chen, SM Chin, S. Weigand, E. Kiskinis y SI Stupp, 11 de noviembre de 2021, Science.
DOI: 10.1126/ciencia.abh3602
El estudio fue financiado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, NIH/Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, NIH/Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, Fundación Les Turner ALS, Fundación de Células Madre de Nueva York, Fundación de Investigación de Veteranos Paralizados de América, Fundación Nacional de Ciencias y Asociación Francesa de Distrofia Muscular.
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