Nous avenços per impulsar la regeneració i la plasticitat de les neurones cerebrals
Encara no es coneixen amb detall els mecanismes que té el cervell per reparar les lesions causades per traumatismes o malalties degeneratives. Ara, un estudi de la Universitat de Barcelona descriu una nova estratègia basada en la teràpia amb cèl·lules mare que podria potenciar la regeneració neuronal i la neuroplasticitat quan aquest òrgan vital es danya. Els resultats revelen que l’ús del factor neurotròfic derivat del cervell (BDNF), combinat amb teràpies cel·lulars basades en les cèl·lules mare, podria ajudar en el tractament de les malalties neurodegeneratives o les lesions cerebrals.
Encara no es coneixen amb detall els mecanismes que té el cervell per reparar les lesions causades per traumatismes o malalties degeneratives. Ara, un estudi de la Universitat de Barcelona descriu una nova estratègia basada en la teràpia amb cèl·lules mare que podria potenciar la regeneració neuronal i la neuroplasticitat quan aquest òrgan vital es danya. Els resultats revelen que l’ús del factor neurotròfic derivat del cervell (BDNF), combinat amb teràpies cel·lulars basades en les cèl·lules mare, podria ajudar en el tractament de les malalties neurodegeneratives o les lesions cerebrals.
L’estudi, publicat a la revista International Journal of Molecular Sciences, el dirigeixen el professor Daniel Tornero i la investigadora Alba Ortega Gascó, de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut i l’Institut de Neurociències de la Universitat de Barcelona (UBneuro). En la recerca ha estat decisiva la participació del grup d’estudiants de la UB premiat amb una de les medalles d’or del certamen iGEM 2024, la competició de biologia sintètica per a joves investigadors més important a escala internacional.
Combinar la teràpia cel·lular amb la producció del BDNF
El BDNF és una proteïna que se sintetitza principalment al cervell i que té un paper clau en el desenvolupament neuronal i la plasticitat sinàptica. Diverses recerques n’han descrit el potencial per afavorir la supervivència i el creixement neuronal, uns resultats que ara s’amplien amb el nou estudi.
«Les conclusions indiquen que el BDNF pot ajudar a la maduració i augmentar l’activitat de les neurones generades al laboratori a partir de cèl·lules de la pell d’un donant. Primerament, les cèl·lules de la pell s’han de reprogramar per convertir-se en cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC) i, posteriorment, són diferenciades per obtenir cultius neuronals», detalla Daniel Tornero, del Departament de Biomedicina de la UB i l’àrea de Malalties Neurodegeneratives del Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa (CIBERNED).
D’aquesta manera, l’estudi combina la teràpia cel·lular amb la producció de BDNF en les mateixes cèl·lules. El treball ha servit per confirmar els efectes beneficiosos d’aquest factor de creixement en cultius neuronals derivats de cèl·lules mare humanes, les mateixes que es fan servir en teràpia cel·lular per tractar, per exemple, l’ictus cerebral en models animals.
«Aquesta estratègia s’està aplicant a nivell experimental per dissenyar teràpies cel·lulars i per a la generació de models de laboratori que ajuden a estudiar malalties del cervell», indica Tornero. Quan les cèl·lules progenitores neuronals (NPC) es modifiquen per sobreexpressar la proteïna BDNF de manera contínua, «s’obtenen cultius amb més neurones madures i més actives, sense alterar l’organització normal de les connexions entre elles ni les xarxes funcionals», explica la investigadora Alba Ortega.
«A més, les cèl·lules que produeixen el BDNF són capaces d’atreure els axons —les prolongacions que permeten la comunicació entre neurones— d’una manera més eficient. Aquest efecte de quimioatracció estaria relacionat amb la producció d’aquest factor», apunta Ortega.
La capacitat d’atracció del BDNF sobre els axons en creixement ja s’havia descrit anteriorment. Ara, l’equip mostra aquest efecte per primera vegada en neurones derivades de cèl·lules mare humanes mitjançant un sistema de cultiu en xip. Aquesta tecnologia innovadora —amb dues càmeres que aïllen poblacions de neurones amb o sense capacitat de produir el BDNF— permet cultivar poblacions de neurones comunicades per petits canals i observar, així, amb precisió, com interactuen entre si.
«Les cèl·lules que produeixen el BDNF generen un gradient de concentració en aquells canals i pensem que aquest seria el factor que guiaria els axons en el seu creixement i facilitaria la formació de projeccions neuronals en una direcció específica», explica l’estudiant Santiago Ramos, en representació del grup d’alumnes que ha aportat una perspectiva innovadora al disseny conceptual i experimental de l’estudi.
Complementar la capacitat natural del cervell per regenerar-se
Les malalties neurodegeneratives i les lesions neuronals, cada vegada més freqüents en la població, són un dels grans desafiaments per als sistemes sanitaris. Com que la capacitat de regeneració endògena del cervell humà és molt limitada, les lesions només es recuperen parcialment i solen quedar seqüeles motores i cognitives en els pacients afectats. En aquest context, és urgent dissenyar estratègies que complementin els mecanismes cerebrals endògens amb les teràpies basades en les cèl·lules mare humanes per promoure la reparació neuronal, la integració funcional i una recuperació més eficient.
Sobre això, l’equip té previst traslladar els resultats de l’estudi a models animals, una línia de recerca que desenvolupen des de fa temps al laboratori per tal de millorar la teràpia amb cèl·lules mare humanes en lesions per ictus isquèmic que afecten l’escorça cerebral.
L’aplicació dels avenços preclínics en els pacients marcarà un punt d’inflexió en el tractament de moltes malalties neurodegeneratives. No obstant això, encara hi ha molts obstacles per aplicar les teràpies basades en les cèl·lules mare i evitar-ne els possibles efectes secundaris (per exemple, la generació de tumors). Alguns assajos clínics a escala mundial que es basen en el trasplantament de cèl·lules mare per al tractament de pacients amb la malaltia de Parkinson (al Japó, Suècia i els Estats Units) estan mostrant resultats prometedors.
«Tot i que encara queden reptes per abordar, el progrés en els assajos clínics en Parkinson mostra que estem més a prop que mai d’aplicar aquestes teràpies de manera segura en pacients amb ictus o altres malalties neurodegeneratives», conclouen els experts.
Article de referència:
Ortega-Gasco, Alba et al. «BDNF Overexpression Enhances Neuronal Activity and Axonal Growth in Human iPSC-Derived Neural Cultures». International Journal of Molecular Sciences, juliol de 2025. DOI: 10.3390/ijms26157262.
Galeria multimèdia
Un estudi de la Universitat de Barcelona combina la teràpia cel·lular basada en cèl·lules mare amb una proteïna que regula el desenvolupament neuronal per impulsar noves estratègies contra malalties neurodegeneratives i lesions traumàtiques al cervell.
