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lunes, 14 de enero de 2019

Fibroína de seda: delicada y potente herramienta para reparación nerviosa

La fibroína es un biomaterial que se desarrolla a partir de las proteínas que contiene la seda que fabrica el gusano de la seda. Esta propiedad ha sido aprovechada en algunos de los trabajos de investigación que llevan a cabo el Grupo de Biomateriales de la Universidad Politécnica y equipos del Instituto de Investigación Sanitaria (IIS) del Hospital Clínico, ambos de Madrid, con un objetivo final: la reparación de tejidos.

El material se extrae de la seda que producen los gusanos. Una vez modificado, se desarrollan híbridos, geles, filmes; biomateriales, en suma, con buenas capacidades para la regeneración de tejidos: desde la creación de tendones artificiales hasta la reparación del tejido nervioso dañano, área de especial interés para el grupo del profesor Fivos Panetsos, director del Grupo de Insvestigación de Neurocomputación y Neurorobótica de la Universidad Complutense de Madrid, y director del Grupo de Investigación de Plasticidad Neuronal del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos de Madrid.

Fivos Panetsos, del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico de Madrid.

Fivos Panetsos, del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico de Madrid.

Enfermedades neurodegenerativas y daños cerebrales son algunas de las posibles aplicaciones. En este ámbito se contemplan cortes y regeneración de nervios periféricos, conexiones con aparatos artificiales -tipo mano biónica u ojo artificial-, así como reparación de ictus y neurodegeneraciones visuales, explica Panetsos a DM. El desarrollo se ha realizado sobre modelo animal, pero el interés actual es el paso a la clínica.

En estos momentos, el equipo ultima los ensayos preclínicos: ya han finalizado la parte in vitro y, para algunas de las aplicaciones, están acabando los ensayos preclínicos en animal. La intención es pedir la autorización para pasar a ensayos clínicos en fase I, hecho que podría producirse a corto plazo, ya que, tal y como destaca el investigador, una de las ventajas de la fibroína de seda es que carece de toxicidad. La FDA estadounidense la aprobó para uso clínico y, de hecho, algunas suturas quirúrgicas están fabricadas con este biomaterial.

Las proteínas de la seda del gusano serían útiles en múltiples patologías y con una importante ventajas, ya que no se han evidenciado toxicidades

El equipo del Hospital Clínico trata este biomaterial de una manera peculiar e incorpora en él biomoléculas, fármacos e incluso células madre, lo que le convierte en “un vehículo y en un ‘material vivo’ porque en su interior integra células vivas”, tal y como ponen de manifiesto los datos alusivos a la reparación de ictus cerebral, que se han publicado en Frontiers in Neuroscience.

Doble actividad benefactora

La lógica del proceso en ictus, según Panetsos, es sencilla: se trata de utilizar células madre (tal y como se aprecia en el gráfico inferior) para proteger el tejido nervioso y favorecer su regeneración. Se han probado diversas terapias celulares, pero el problema que presentan las células madre es que cuando se inyectan, se dispersan y, a la larga, son eliminadas por el organismo.

El equipo del Clínico emplea la fibroína de seda para la creación de microfactorías que contienen factores neurotróficos, neurotrópicos y neuroprotectores. La clave se encuentra en el uso de un gel poroso de fibroína, desarrollado también por el citado equipo, que impide que las células madre, en este caso mesenquimales, se dispersen gracias a que sus poros son pequeños y ‘atrapan’, en cierta forma, a las células implantadas. Pero, además, “el gel poroso impide que en el biohíbrido penetre ninguna célula del organismo que pudiera atacar a las células madre por ciertos mecanismos relacionados con la inmunidad; están protegidas”.

A pesar de que los poros del gel de fibroína son pequeños, son lo suficientemente grandes como para permitir la entrada de metabolitos dentro del gel -y se encarguen de nutrir y mantener a las células madre-, así como de moléculas para que las activen y reaccionen al entorno. Según Panetsos, las células madre tienen una propiedad muy importante: secretar moléculas que son neuroprotectoras y que facilitan la regeneración. “Estas moléculas atraviesan los poros y salen fuera, lo que ofrece una microfactoría viva inyectada en el cerebro”.

Gráfico en el que se muestra el esquema de generación de híbridos y microfactorías.

Gráfico en el que se muestra el esquema de generación de híbridos y microfactorías.

La discusión clínica se produciría sobre en qué momento, tras el desarollo del ictus, este abordaje ofrecería los máximos beneficios. En modelo animal, el equipo de investigación inyecta el biohíbrido, con cirugía mínimamente invasiva a través de una aguja, en el cerebro después de provocar un ictus. “Se ha observado que el efecto se mantiene en el tiempo con efectos muy significativos no sólo en la reparación del tejido sino también en la recuperación de actividades funcionales y comportamentales. Sin embargo, en seres humanos nos enfrentamos a varios obstáculos: primero, el ictus se produce espontáneamente, no está programado; además, hay que concretar si todos los casos de ictus serían susceptibles o candidatos a este tipo de abordaje ya que, según los últimos datos, la mitad de los ictus se recuperan espontáneamente, por lo que tal vez no sería demasiado adecuado llevar a cabo este tipo de terapia cerebral en todos los casos”.

Los planteamientos iniciales proponen esperar hasta comprobar cómo es la evolución y la recuperación, incluso con el tratamiento rehabilitador. Sin embargo, y en el hipotético caso de un paciente que sufre un ictus y que fuera candidato a este tratamiento, “el abordaje debería ser lo más precoz posible, porque “cuando se produce un ictus, aparece una zona necrótica, pero también se mantiene una zona en la que las células, aunque estén dañadas, siguen vivas, por lo que la prevención y preservación son importantes”.

Sería por tanto esencial, según Panetsos, poder establecer una ventana terapéutica que indicara qué momento sería el más conveniente, aunque esta determinación no sólo no se ha efectuado, sino que, además, a su juicio, “parece prácticamente imposible definir el momento y el daño que impediría la recuperación. Es un problema que hay que acometer”.

En humanos, la potencial terapia propuesta sería para ictus  irrecuperables con procedimientos convencionales o de forma temprana para casos muy graves en los que se considere que la recuperación será casi inexistente

El equipo investigador plantea, a priori, este tratamiento en humanos cuando el ictus se encuentre en un estadio en el que se considere irrecuperable con los procedimientos convencionales o de forma temprana en casos en los que se prevé tal gravedad que la recuperación va a ser prácticamente inexistente, aspectos que, no obstante, “dirigirán los clínicos y con los que colaboraremos para despejar indicaciones y momentos de administración más idóneos”.

Nervios periféricos

Los múltiples ensayos experimentales realizados por este grupo también han arrojado resultados en otros ámbitos. Desde 2004, la línea pionera se dedica al desarrollo de matrices o estructuras para reparación en amputaciones de nervios periféricos y conectarlos a neuroprótesis, ya que la fibroína de seda tienen actividad regenerativa y guía los axones de las neuronas.

En relación con la función motora, se ha observado una recuperación después de analizar la actividad neurofisiológica e histológica de la corteza cerebral. Datos beneficiosos se han visto en ensayos con Alzheimer, enfermedad que, según ha adelantado el investigador a DM, es objeto de un gran proyecto financiado por la Comunidad de Madrid y en el que participan, además del hospital Clínico, el de La Paz, el CSIC y las universidades Politécnica y Complutense. “Se trabaja en la incorporación de fármacos dentro de la fibroína de seda, pero incluso se está observando que la propia fibroína tiene efectos neuroprotectores cuando se inyecta en el cerebro”.

Ampliando fronteras

Diferentes programas tienen en su punto de mira el uso de la fibroína de seda. En coordinación con el Servicio de Urología del Hospital Clínico, el equipo multidisciplinar de Panetsos trabaja en la reparación de daños -incontinencia urinaria o disfunción eréctil-, producidos por nervios lesionados en prostatectomías radicales o cirugías agresivas o radicales en cáncer de vejiga, por ejemplo. De la misma forma, la fibroína podría ser un destacable apoyo en la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) en la que se están ensayando inyecciones que “ralentizan el proceso, importante porque no hay terapias actuales efectivas”.

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