Investigadores del CSIC utilizarán nanotecnología para reparar lesiones medulares

España.

El Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), junto a seis centros de investigación de otros tantos países europeos, han celebrado hoy la reunión inaugural de un proyecto conjunto que pone el foco en la mecanotransducción, es decir, en la capacidad que tienen las células y tejidos humanos para sentir y responder a estímulos mecánicos.

Se trata de una iniciativa pionera para reparar lesiones medulares a través de la ciencia de materiales, la medicina regenerativa y la nanotecnología, coordinada por la investigadora del ICMM-CSIC, Conchi Serrano. El proyecto Piezo4Spine, financiado con 3,5 millones de euros en la convocatoria Pathfinder de la Unión Europea, analizará la respuesta de células y tejidos a estímulos mecánicos para desarrollar nuevas terapias eficaces en el tratamiento de lesiones de médula.

«Nuestra meta es intentar entender mejor la lesión medular y, con ese conocimiento, proporcionar una solución terapéutica a los lesionados. Nos hemos planteado dos dianas específicas a las que la comunidad científica no ha dado suficiente importancia hasta el momento: los mecanorreceptores Piezo y los fibroblastos que participan en la respuesta al daño neural«, ha señalado Serrano.

La sensibilidad de las células

Las células no solo son sensibles a estímulos químicos y biológicos, sino que también sienten lo mecánico. Precisamente, el objetivo de este trabajo es investigar esos procesos de señalización mecánica y cómo se relacionan con el funcionamiento del tejido neural en estado fisiológico y patológico.

Se trata de una ciencia pionera ya que, de hecho, no fue hasta hace algo más de diez años (en 2010), cuando se hallaron estos receptores mecánicos en células de mamífero. Aquel descubrimiento fue reconocido con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina para Arden Patapoutian, en 2021.

«Patapoutian identificó por primera vez el receptor proteico que está en la membrana de las células, y es capaz de sentir vibraciones mecánicas y desencadenar respuestas celulares concretas«, menciona Serrano.

Son estos receptores mecánicos, llamados Piezo, los que representan la base de este novedoso trabajo y su punto más revolucionario: «Nos preguntamos por qué no usar estos Piezo y ver qué implicación tienen en procesos patológicos como la lesión medular», destaca la investigadora.

Fibroblastos, otro pilar terapéutico

Además del estudio de los receptores Piezo y su implicación en el daño neural, el trabajo propone un segundo pilar terapéutico: desarrollar herramientas de ingeniería genética para modular los fibroblastos que participan en los procesos de cicatrización.

Estos fibroblastos son uno de los tipos celulares que más rápido responden para controlar y cicatrizar la zona del cuerpo dañada. Sin embargo, esta activación dificulta la regeneración natural del tejido neural dañado, en este caso, la médula espinal. Por ello, el consorcio de Piezo4Spine trabajará en el bloqueo de estos fibroblastos, favoreciendo los procesos regenerativos del propio cuerpo.

«A lo largo del proyecto, desarrollaremos una matriz tridimensional por bioimpresión 3D cargada con nanovehículos que llevarán terapias activas al sitio de la lesión«, señala Serrano, quien se muestra segura de que, de tener éxito, «este proyecto permitirá acceder a nuevos conocimientos y tecnologías que no sólo podrían ser útiles para la regeneración neural, sino también para otras patologías que compartan dianas terapéuticas«.

Piezo4Spine cuenta con la participación del Hospital Nacional de Parapléjicos (España), el Instituto Tecnológico Italiano (Italia), la Universidad de Coimbra (Portugal), la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), la empresa Black Drop Biodrucker GmbH (Alemania) y la empresa ACIB GmbH (Austria).

Del ICMM-CSIC también participan los investigadores del Grupo de Materiales para Medicina y Biotecnología (MaMBIO), Puerto Morales y Sabino Veintemillas, así como Ricardo García, del Grupo de Microscopía de Fuerzas Avanzada y Nanolitografía (ForceTool).

El equipo del CSIC, además de coordinar el proyecto, participará y liderará tareas de desarrollo de los nanovehículos terapéuticos y la matriz tridimensional, del estudio de los receptores Piezo y de la evaluación y validación de la prueba de concepto en cultivos celulares y en el modelo preclínico de lesión medular en ratas. La Unidad Asociada que mantiene el CSIC con el Hospital de Parapléjicos de Toledo otorgará perspectiva clínica y soporte a la colaboración estrecha entre ambos centros.