Investigadores de la Universidad Nacional de Rosario (UNR) estudian los mecanismos que permitirían inducir la diferenciación de células madre neuronales, los cuales serían beneficiosos para tratar enfermedades neurodegenerativas. Los responsables son los doctores Claudia Banchio y Javier Girardini, investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR). Banchio estudia los mecanismos que regulan e inducen la diferenciación neuronal a partir de células progenitoras tumorales o indiferenciadas, mientras que Girardini es especialista en mecanismos moleculares del cáncer. Ambos lograron la combinación exacta para investigar en conjunto aquellos fenómenos que inducen la diferenciación neuronal y que finalmente permitirían la regeneración del tejido nervioso dañado en accidentes cerebro vasculares (ACV) o en enfermedades neurodegenerativas de diferentes orígenes como el Parkinson, Alzheimer u otras. "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", precisó Girardini.

Los investigadores explicaron que existen evidencias que han propuesto que luego 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 neuritogénesis; 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 este motivo resulta esencial para los investigadores definir los mecanismos que regulan el proceso de neuritogénesis. 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 6 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, se activan determinadas enzimas que van enviando señales al interior celular para indicarle a las células qué tienen que hacer una cosa y no otra", explicó Girardini.

El investigador contó que están trabajando con una proteína llamada Pin 1 que permite "coordinar simultáneamente la transmisión de varias señales al interior de las células para regular su comportamiento, entre ellas las señales activadas por fosfolípidos en la diferenciación neuronal, por eso pensamos que dicho fenómeno podría estar regulado por esta proteína". Por esa razón el equipo de investigadores intenta determinar qué pasa en las células madre y si el mecanismo que ven en neuronas funciona en dichas células.

El objetivo fundamental de Banchio es determinar cómo se activan los mecanismos de la plasticidad neuronal y poder encontrar moléculas para aumentarla en determinadas situaciones. "La neuroplasticidad es la capacidad de las neuronas para regenerarse anatómica y funcionalmente, generando nuevos brotes axónicos y nuevas conexiones sinápticas responsables de nuevas interacciones neuronales. Las neuronas son como árboles que se conectan entre sí a través de ramas. La plasticidad, es poder regenerar una neurita o `rama` o localizarla espacialmente para restablecer una conexión nerviosa 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 la diferenciación de esas células madre en el adulto, pero no se sabe cuál es el mecanismo. Además, una célula madre no sólo genera neuronas sino que por su carácter de pluripotente genera otros tipos de células que forman parte del sistema nervioso. Por ello resulta también un desafío poder desviar la diferenciación hacia la generación de neuronas que son las células funcionales", indicó Banchio. El investigador agregó que aumentar el proceso de diferenciación de una célula madre a una neurona contribuiría a la plasticidad neuronal, pudiendo regenerar tejidos muertos o células dañadas en enfermedades. "La caracterización de la biología de las células madre neuronales y de los mecanismos que subyacen al proceso de diferenciación de tipos de células particulares son un pre﷓requisito para el desarrollo de estrategias terapéuticas", dijo Banchio.

La existencia de nichos de células madre dentro del organismo de un adulto abre posibilidades de análisis para los investigadores. "Permite la posibilidad no sólo de hacer terapia celular, donde se genera un tipo de célula en el laboratorio que luego se transplanta en la zona dañada, sino que también podemos pensar en terapias que reactiven células madre presentes en el paciente", sostuvo Girardini.

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. "No trabajamos directamente en el desarrollo de terapias, pero buscamos identificar cuál es el proceso o las enzimas que interfieren en la diferenciación. Conociendo estos mecanismos se puede pensar en la búsqueda de drogas que favorezcan dicho proceso", señaló el investigador para explicar la dinámica que existe en el laboratorio.

Banchio indicó que el riesgo de determinados tratamientos es que el crecimiento errante de células madre podría dar lugar a tumores. Esto evidencia la relevancia del estudio de la biología de estas células, especialmente el papel de las moléculas que regulan el destino celular. En la actualidad, se han detectado células madre tumorales. "Esto que hace unos años era una hipótesis, ya se ha demostrado, hay poblaciones de células dentro de un tumor que tienen características de células madre, o sea de autoregenerarse, y también de dar origen a más células tumorales", dijo Girardini.

Trabajar en una línea de células tumorales le otorga a los investigadores la posibilidad de obtener las células no diferenciadas e inducir la diferenciación; es decir, "inducir que la célula se diferencie a neurona en forma controlada", dijo Banchio. Lo que están estudiando en este momento es la posibilidad de que este mecanismo funcione en células madre.

Dirección de Comunicación de la Ciencia UNR