Un avance sin precedentes en la médula espinal
La médula espinal es uno de los sistemas biológicos más complejos y ahora un equipo científico, gracias a tecnologías de última generación de mapeo molecular e inteligencia artificial, ha logrado crear un atlas de código abierto que ofrece una comprensión integral de la biología de las lesiones de la médula espinal.
Los resultados se publican en la revista Nature, en un artículo en el que los investigadores describen los complejos procesos moleculares que ocurren en cada célula después de una lesión de la médula espinal, abriendo el camino a nuevas terapias más efectivas y personalizadas.
El trabajo, realizado en roedores, no sólo identifica un conjunto específico de neuronas y genes que juegan un papel clave en la recuperación, sino que también propone una terapia genética derivada de los descubrimientos.
Según los científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), este es un hito importante en el mapeo de la dinámica celular y molecular de la parálisis con un detalle sin precedentes, gracias al proyecto de código abierto “Tabulae Paralytica”.
La médula espinal humana es uno de los sistemas biológicos más complejos que conoce la ciencia: es un arreglo mecánico, químico y eléctrico de diferentes tipos de células que trabajan en armonía para producir y regular una multitud de funciones neurológicas.
Esta complejidad celular amplifica las dificultades para tratar eficazmente la parálisis causada por lesiones de la médula espinal.
Hasta ahora, los métodos tradicionales de imagen y mapeo han proporcionado una visión general de los mecanismos celulares de las lesiones de la médula espinal, pero la falta de especificidad ha desdibujado las diferentes funciones y reacciones de los tipos de células y ha obstaculizado el desarrollo de tratamientos específicos, dijo la EPFL en un comunicado.
“Al ofrecer una visión excepcionalmente detallada de la dinámica celular y molecular de las lesiones de la médula espinal en ratones, a través 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 mejor recuperación”, resume Grégoire Courtine.
El primer tratamiento que surge de este nuevo conocimiento es una terapia genética dirigida, que aprovecha un hallazgo crucial: que un tipo específico de célula de soporte llamada astrocito pierde su capacidad de responder a las lesiones en los animales que envejecen.
Otro resultado clave del estudio es la identificación de un subconjunto específico de neuronas, conocidas como neuronas Vsx2, que están intrínsecamente equipadas para promover la recuperación.
“Nuestros estudios anteriores habían apuntado en esta dirección, pero con esta nueva y refinada comprensión ahora podemos decir con certeza que las neuronas Vsx2 son en gran medida responsables de la reorganización de los circuitos neuronales, lo que significa que son, por lejos, la población de neuronas más interesante para la reparación de lesiones de la médula espinal”, dice Jordan Squair.
Aprendizaje automático
Para crear el primer mapa celular completo de lesiones de la médula espinal en modelos de roedores, los investigadores emplearon dos tecnologías innovadoras.
En primer lugar, la secuenciación unicelular examina la composición genética de cada célula. Aunque se ha utilizado durante más de una década, los avances recientes han permitido a los científicos ampliar el proceso como nunca antes, generando informes detallados sobre millones de células de la médula espinal.
En segundo lugar, la transcriptómica espacial (una tecnología de vanguardia que muestra dónde ocurren estas actividades celulares) amplió el mapa a 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 para aprovechar su complejidad.
“Ahora tenemos un mapa detallado que no sólo nos muestra qué células están involucradas, sino también cómo interactúan y cambian a lo largo del proceso de lesión y recuperación”, concluye Squair.