Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), del IMDEA-Nanociencia y del Hospital Nacional de Parapléjicos, integrantes del consorcio europeo ByAxon, trabajan 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 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.
Electrodos de oro para estimular 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.
Estos están formados por una red ordenada de nanohilos, es decir, hilos con un diámetro de la décima parte de un micra (que, a su vez, es 1.000 veces menor que un 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).
Estimular en la médula espinal lesionada
Hipotéticamente este fenómeno podría estar respaldado por el incremento en células de glía (células como los astrocitos, que dan apoyo a las neuronas en el tejido neural) de los cultivos.
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”, ha afirmado la doctora 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.
Estudios en ratas
En el Hospital Nacional de Parapléjicos, centro perteneciente al Servicio de Salud de Castilla-La Mancha (SESCAM), 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 diez 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 del Sescam en el proyecto ByAxon) ha afirmado que 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) ha comentado que “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 Neuronales del Hospital de Parapléjicos) han explicado que 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”.
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 que se publiquen antes de finales de este año.