Investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey, en Estados Unidos, han desarrollado un hidrogel peptídico autoensamblable que, cuando se inyecta en el cerebro de modelos experimentales con lesión cerebral traumática (LCT), aumenta el crecimiento de los vasos sanguíneos y la supervivencia neuronal. La investigación se presenta en la Reunión y Exposición Nacional de Otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS).
La mayoría de lesiones cerebrales traumáticas ocurren en las caídas y accidentes automovilísticos. A medida que la edad promedio del país continúa aumentando, el número de accidentes relacionados con caídas en particular también aumentará”, afirma Biplab Sarkar, uno de los autores del estudio.
Las LCT abarcan dos tipos de lesiones. La lesión primaria resulta del daño mecánico inicial a las neuronas y otras células en el cerebro, así como a los vasos sanguíneos.
Las lesiones secundarias, que pueden ocurrir segundos después de la inicial y durar años, incluyen estrés oxidativo, inflamación e interrupción de la barrera hematoencefálica. “La lesión secundaria crea este ambiente neurotóxico que puede conducir a efectos cognitivos a largo plazo”, dice Sarkar.
Y afirma que los supervivientes de LCT pueden experimentar un control motor deteriorado y una mayor tasa de depresión. Actualmente, no existe un tratamiento regenerativo efectivo para las LCT.
Sarkar y Vivek Kumar, el investigador principal del proyecto, querían desarrollar una terapia que pudiera ayudar a tratar las lesiones secundarias. “Queríamos poder regenerar nuevos vasos sanguíneos en el área para restablecer el intercambio de oxígeno, que se reduce en pacientes con LCT, según Sarkar. Además, queríamos crear un entorno donde las neuronas puedan ser compatibles e incluso prosperar”.
Los investigadores habían desarrollado previamente péptidos que pueden autoensamblarse en hidrogeles cuando se inyectan en roedores. Al incorporar fragmentos de secuencias de proteínas particulares en los péptidos, el equipo puede darles diferentes funciones.
Por ejemplo, desarrollaron previamente hidrogeles de péptidos angiogénicos que hacen crecer nuevos vasos sanguíneos cuando se inyectan debajo de la piel.
Para adaptar su tecnología al cerebro, Sarkar y Kumar modificaron las secuencias de péptidos para hacer que las propiedades del material del hidrogel se asemejen más a las de tejido cerebral, que es más fino que la mayoría de los otros tejidos del del organismo. También adjuntaron una secuencia de una proteína neuroprotectora, la ependimina.
Probaron el nuevo hidrogel péptidico en un modelo experimental de lesión cerebral traumática. Cuando se inyecta en la zona de la lesión, los péptidos se auto-ensamblan en un hidrogel que actuó como un nicho neuroprotector al que se podrían adjuntar neuronas.
Una semana después de la inyección del hidrogel, el equipo descubrió que, en presencia del hidrogel, la supervivencia de las células cerebrales mejoró drásticamente, dando como resultado aproximadamente el doble de neuronas en la zona lesionada del modelo tratado que en los sujetos control con lesión cerebral.
Además, los investigadores vieron signos de formación de nuevos vasos sanguíneos. “Vimos algunas indicaciones de que en el grupo tratado eran más temporales que las del grupo de control, pero necesitamos hacer más experimentos para cuantificar eso”, dice Sarkar.
Según Kumar, uno de los próximos pasos será estudiar el comportamiento de los individuos tratados para evaluar su recuperación funcional de una lesión cerebral traumática.
Los investigadores también están interesados en el tratamiento con una combinación de su péptido angiogénico previo y su nueva versión neurogénica para ver si esto podría mejorar la recuperación.
Y finalmente, planean averiguar si los hidrogeles peptídicos funcionan para lesiones cerebrales más difusas, como las conmociones cerebrales.
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