MADRID, 19 Jul. (EUROPA PRESS) -
Los científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) han logrado un importante hito en la investigación en el campo de las lesiones de la médula espinal: mapear la dinámica celular y molecular de la parálisis con un detalle sin precedentes con su proyecto de código abierto 'Tabulae Paralytica'.
Grégoire Courtine y su equipo de la EPFL han integrado tecnologías de mapeo celular y molecular de vanguardia con inteligencia artificial para trazar los complejos procesos moleculares que se desarrollan en cada célula después de una lesión de la médula espinal (LME). Publicado en ‘Nature’, este trabajo no sólo identifica un conjunto específico de neuronas y genes que desempeñan un papel clave para la recuperación, sino que también propone una terapia genética exitosa derivada de sus descubrimientos.
Comprender por qué las lesiones de la médula espinal son casi imposibles de curar arroja luz sobre la importancia de este avance. La médula espinal humana es uno de los sistemas biológicos más complejos conocidos por la ciencia: es una disposición mecánica, química y eléctrica de diferentes tipos de células que trabajan en armonía para producir y regular una multitud de funciones neurológicas, incluida una marcha natural y elegante. Esta complejidad celular amplifica los desafíos para tratar eficazmente la parálisis causada por una lesión en la médula espinal.
Hasta ahora, los métodos tradicionales de obtención de imágenes y mapeo han ofrecido una visión generalizada de los mecanismos celulares de la LME. Pero esta falta de especificidad desdibuja las distintas funciones y reacciones de los tipos de células individuales y ha dificultado el desarrollo de tratamientos dirigidos, ya que las terapias no se podían ajustar con precisión para abordar dinámicas celulares específicas.
"En este estudio, nuestro objetivo era nada menos que una revolución en la comprensión biológica de la lesión de la médula espinal", señala Courtine. "Al ofrecer una vista excepcionalmente detallada de la dinámica celular y molecular de la lesión de la médula espinal en ratones a lo largo del espacio y el tiempo, los cuatro atlas celulares que componen Tabulae Paralytica cierran una brecha de conocimiento histórica, allanando el camino para tratamientos específicos y una recuperación mejorada".
El primer tratamiento que surge de esta nueva comprensión de la intrincada dinámica celular de la parálisis es una terapia genética dirigida. Desarrollada en colaboración con el profesor Bernard Schneider de Neuro X de la EPFL, la terapia aprovecha un hallazgo crucial: los investigadores descubrieron que un tipo específico de célula de soporte llamada astrocito pierde su capacidad de responder a las lesiones en animales de edad avanzada.
"Durante gran parte de los últimos cien años, se creía que los astrocitos eran perjudiciales para la reparación neuronal. Nuestros datos respaldan aún más el cambio de esta noción y sugieren un papel protector esencial para estas células que puede explotarse para reparar lesiones de la médula espinal", desarrolla Mark Anderson de la EPFL, autor principal del estudio. Otro resultado clave del estudio es la identificación de un subconjunto específico de neuronas, conocidas como neuronas Vsx2, que están inherentemente equipadas para promover la recuperación.
"Nuestros estudios anteriores han apuntado en esa dirección, pero con esta nueva y perfeccionada comprensión, ahora podemos decir con certeza que las neuronas Vsx2 son en gran medida responsables de la reorganización del circuito neuronal, lo que significa que son, con diferencia, la población de neuronas más interesante para la investigación". reparar lesiones de la médula espinal", afirma Jordan Squair, otro autor principal del estudio de la EPFL.
Para crear el primer mapa celular completo de lesiones de la médula espinal en modelos de roedores, los investigadores emplearon dos tecnologías innovadoras. La primera, la secuenciación unicelular, examina la composición genética de cada célula. Si bien se ha utilizado durante más de una década, los avances recientes permitieron a los científicos ampliar el proceso como nunca antes, generando informes detallados de millones de células de la médula espinal.
En segundo lugar, la transcriptómica espacial (una tecnología de vanguardia que nos muestra dónde ocurren estas actividades celulares) amplió el mapa a lo largo de toda la médula espinal, preservando el contexto espacial y las relaciones entre los diferentes tipos de células.
Los nuevos datos son tan vastos que fue necesario desarrollar nuevas técnicas de aprendizaje automático específicamente para aprovechar su complejidad. Este enfoque computacional aprovecha la inteligencia artificial no sólo para trazar las respuestas genéticas inmediatas de células individuales sino también para situar estas respuestas dentro del paisaje físico y temporal de la médula espinal.
"Ahora tenemos un mapa detallado que no sólo nos muestra qué células están involucradas sino también cómo interactúan y cambian durante el transcurso del proceso de lesión y recuperación", explica Squair. "Esta comprensión integral es crucial para desarrollar tratamientos que se adapten con precisión a células específicas y requisitos únicos para la reparación de diversas lesiones, allanando el camino para terapias más efectivas y personalizadas".
La 'Tabulae Paralytica' es un hito importante en la investigación de las LME. Combina conocimientos científicos con innovación tecnológica para abrir nuevos horizontes en la comprensión y el tratamiento de las LME. Aunque este estudio se realizó utilizando modelos de roedores, se espera que los conocimientos adquiridos se traduzcan en aplicaciones clínicas, donde Courtine y su equipo han estado logrando avances significativos durante más de una década.
