Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han preparado un biomaterial inyectable que podría ayudar realmente a los cerebros a recuperarse después de un ictus isquémico. En experimentos con ratones, la sustancia pegajosa transformó la cavidad dejada por el tejido cerebral muerto en un acogedor centro de curación, reclutando las propias células inmunitarias del cuerpo, haciendo brotar nuevos vasos sanguíneos, ajustando el tejido neural y dando a los roedores mejores habilidades motoras. Los hallazgos se publicaron en Cell Biomaterials.

Aquí está el asunto con los ictus: millones de personas sufren ictus isquémicos cada año, donde un coágulo de sangre bloquea el flujo sanguíneo a una parte del cerebro. Los tratamientos de emergencia como fármacos disolvedores de coágulos o la extracción física del coágulo pueden salvar tejido aún viable, pero una vez que el tejido cerebral está muerto, se acabó. Los ictus graves pueden dejar un agujero enorme donde solía haber cerebro, y la rehabilitación solo puede hacer hasta cierto punto: ayuda a que los circuitos supervivientes se adapten pero no reconstruye la región perdida.

"Una vez que se ha perdido tejido cerebral, restaurar el flujo sanguíneo ya no es suficiente", dijo Tatiana Segura, profesora distinguida Robert Plonsey de Ingeniería Biomédica en Duke. "Nuestro objetivo es ingeniar el espacio lesionado para que los procesos de reparación inmunitaria, vascular y neural puedan comenzar a trabajar juntos".

El equipo creó un entorno dentro de la cavidad del ictus que soporta múltiples tipos de reparación a la vez. Usaron MAPS - andamios de partículas microporosas anilladas - que son micropartículas de hidrogel que se ensamblan en una estructura porosa, proporcionando un marco para que las células reconstruyan tejido neural. Pero no se detuvieron ahí. También querían aprovechar el sistema inmunitario, centrándose en los astrocitos, esas células en forma de estrella que responden rápidamente a la lesión cerebral. Los astrocitos liberan vesículas extracelulares (EVs) - pequeños paquetes de proteínas, lípidos y material genético que influyen en otras células.

En lugar de simplemente inyectar EVs en el área dañada, los científicos las unieron químicamente a las micropartículas de hidrogel. Esto mantuvo las señales concentradas dentro del andamio, dando a las células entrantes una mejor oportunidad de toparse con ellas. "No estamos simplemente colocando un material en el cerebro", dijo Segura. "Estamos ingeniando un entorno local que puede coordinar varias partes de la respuesta de reparación".

Una combinación de señales destacó: IL-4 y C1q, que atrajeron células inmunitarias útiles como macrófagos y una población sorprendentemente persistente de neutrófilos. Los neutrófilos suelen ser los malos en la inflamación temprana del ictus, pero los resultados sugieren que su papel es más matizado. Más tarde, con las señales adecuadas, podrían apoyar realmente la reparación. Cuando los investigadores agotaron estos neutrófilos, la formación de vasos sanguíneos se desplomó y el andamio no se remodeló tanto - prueba de que estas células importan.

"Este resultado cambia cómo pensamos sobre los neutrófilos después del ictus", dijo Shangjing Xin, científico principal y becario postdoctoral en el Laboratorio Segura. "Su papel parece depender de cuándo llegan, dónde se encuentran y las señales que reciben de su entorno. Nuestro estudio demuestra una estrategia de ingeniería potencial para reclutar y retener estas células en el momento adecuado".

A medida que las células inmunitarias se movían, se formaban nuevos vasos sanguíneos a lo largo de la cavidad, y las fibras axonales - los cables de comunicación del cerebro - aumentaban tanto dentro como alrededor del área lesionada. Los ratones también mejoraron en una prueba de caminar sobre una rejilla (que mide los pasos en falso de las extremidades anteriores), y a las ocho semanas, eran estadísticamente indistinguibles de los controles sanos. La mejora duró el resto del estudio.

El equipo también probó EVs sin el andamio, pero no lograron producir una reparación vascular similar. Así que el biomaterial no es solo un vehículo de entrega - su arquitectura porosa y su capacidad para mantener las señales concentradas son críticas.

Por supuesto, todo esto es todavía preclínico. El tratamiento solo se ha probado en ratones, con inyección directa en el cerebro. Se necesita más investigación para evaluar la seguridad, comprender los roles de las células inmunitarias y ver si funciona en modelos más grandes más cercanos al ictus humano. Además, los EVs actualmente provienen de astrocitos de rata; el laboratorio está trabajando en la transición a astrocitos humanos y en el desarrollo de métodos para producir EVs a escala. Pero los resultados ofrecen una nueva vía prometedora para la reparación del cerebro después de un ictus, y quizás algún día, esa cavidad inútil podría ser un poco menos inútil.