El progreso en la aplicación clínica de dispositivos de registro y estimulación para enfermedades del sistema nervioso sigue siendo muy limitado, sobre todo por el diseño aún mejorable de los materiales y sus reacciones adversas en contacto con los tejidos biológicos.
Un equipo multidisciplinar, compuesto por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), del IMDEA-Nanociencia y del Hospital Nacional de Parapléjicos, que forman parte del consorcio europeo ByAxon, trabaja en el ámbito de la nanotecnología y el diseño de biomateriales que mimeticen mejor el ambiente biológico del sistema nervioso y permitan un contacto más íntimo con las neuronas.
El trabajo publicado por estos científicos en la revista “Biomaterials”,aporta luz sobre lo que sucede cuando los circuitos neurales entran en contacto con un dispositivo de este tipo, como los electrodos de oro formados por una red ordenada de nanohilos, es decir, hilos con un diámetro de la décima parte de 1 micra (que, a su vez, es 1000 veces menor que 1 milímetro).
Mediante el uso de diversas técnicas de microscopía (electrónica y de fluorescencia confocal), este equipo multidisciplinar de científicos ha descubierto que los electrodos de oro permiten el crecimiento de redes de células neurales en su superficie y que aumentan su actividad espontánea (o sea, basal, sin estímulo externo) y su capacidad para formar circuitos sincronizados (es decir, funcionando en conexión, coordinados).
Hipotéticamente,este fenómeno podría estar respaldado por el incremento en células de glía de los cultivos (células como los astrocitos, que dan apoyo a las neuronas en el tejido neural). Cuando se implantan en ratas con lesión medular a nivel cervical, estos dispositivos no producen efectos inflamatorios ni tóxicos adicionales a los de la propia lesión. “Estos resultados son muy alentadores y nos animan a continuar en esta línea de trabajo, intentando diseñar un dispositivo más complejo que sea capaz de sensar y estimular en la médula espinal lesionada”, afirma la Dra. Concepción Serrano, líder del equipo del CSIC.
Los miembros del consorcio ByAxon siguen en colaboración científica para continuar avanzando en este interesante campo de investigación.En el Hospital Nacional de Parapléjicos, centro perteneciente al Servicio de Salud de Castilla-La Mancha, se han llevado a cabo los estudios en ratas (in vivo), implantando los electrodos de nanohilos de oro en un modelo de lesión medular a nivel cervical y evaluando la respuesta del tejido neural y de los principales órganos a la presencia de dicho material a los 10 días (subagudo). Además, en colaboración con el grupo de investigación de los científicos Juan Aguilar y Juliana M. Rosa (en calidad de colaboradores externos del proyecto europeo), se ha profundizado en el estudio de la funcionalidad de las redes neurales formadas sobre estos dispositivos de electroestimulación en cultivos de neuronas de rata (in vitro). Para ello, se han utilizado técnicas de microscopía que han permitido visualizar cómo se activan y conectan las neuronas sobre estos electrodos, analizando los movimientos del calcio en estas células.
Una aventura científica apasionante
Elisa López (investigadora principal del grupo LINER en el hospital y líder del equipo SESCAM en el proyecto ByAxon) afirma:“Este proyecto ha sido una aventura científica apasionante en la que hemos compartido conocimiento y perspectivas diferentes en un ambiente multidisciplinar, intentando aportar soluciones futuras a los pacientes con lesión medular, que son nuestra inspiración y motivación diaria”.
Conchi Serrano (líder del equipo del CSIC y del paquete de trabajo 3 en el proyecto ByAxon) comenta: “Lo más fascinante de este trabajo ha sido la posibilidad de combinar expertos en áreas tan diversas para entender mejor los fenómenos biológicos que suceden sobre dispositivos que podrían servir, en un futuro, para estimular eléctricamente la médula espinal lesionada”.
Juli M. Rosa y Juan Aguilar (investigadores principales del grupo de Neurofisiología Experimental y Circuitos Neuronalesdel HNP) afirman: “Los avances en la ciencia actual requieren abordajes diversos y de gran complejidad que normalmente sólo se consiguen mediante colaboraciones de diferentes grupos con experiencia en diversas técnicas avanzadas y disciplinas científicas. En este trabajo, se ha materializado una colaboración entre grupos del HNP, del CSIC y del IMDEA-Nanociencia que ha permitido responder ciertas cuestiones científicas de manera más precisa. Es fundamental potenciar este tipo de colaboraciones”.
El consorcio del proyecto europeo ByAxon aún está preparando dos publicaciones adicionales en las que también participa la Doctora Elisa López de este hospital y se espera sean publicadas antes de finales de este año.
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Accede al artículo científico completo
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961221005433
Conoce el proyecto europeo ByAxon en el que ha participado el Hospital Nacional de Parapléjicos. Tuvo una duración de 4 años (2017-2020) y superó la evaluación por parte de la Comisión Europea el pasado mes de junio.
