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Parches cerebrales
Más de un millón de sobrevivientes de accidentes cerebrovasculares en los Estados Unidos tienen discapacidades significativas incluso después de la rehabilitación, y se espera que este número aumente a medida que envejece la generación del baby boom.
Pero existe la esperanza de que las habilidades perdidas puedan recuperarse algún día, gracias a la colaboración entre el profesor de ingeniería química y biomédica Robert Langer, ScD ‘74, y el profesor de neurociencia Mriganka Sur. El equipo, que está financiado como parte de la Alianza MIT-DuPont de $ 60 millones, ha logrado un progreso significativo hacia la creación de implantes para reemplazar las áreas del cerebro dañadas por un derrame cerebral.
El objetivo es hacer las cosas como estaban al principio [antes del derrame cerebral], dice Langer. Para reemplazar las áreas dañadas, el equipo tiene la intención de hacer crecer redes de células cerebrales en un andamio que implantarán quirúrgicamente en la región afectada. Los fármacos incrustados en el andamio estimularán el crecimiento de las células, establecerán conexiones con las células nativas cercanas y, según esperan los investigadores, restablecerán las capacidades perdidas del paciente con accidente cerebrovascular.
Hasta ahora, los investigadores han demostrado la capacidad de convencer a las células nerviosas para que formen redes in vitro. Sin embargo, antes de que las células cerebrales puedan implantarse, deben estar preparadas para sus nuevos roles, de la misma manera que los estudiantes de secundaria deben aprender cálculo si esperan tener éxito en un curso de ingeniería del MIT, dice Nathan Wilson, colaborador del proyecto y un postdoctorado en ciencias del cerebro y cognitivas que trabaja con Sur. Las células destinadas a reemplazar las áreas de procesamiento visual del cerebro, por ejemplo, deben ser entrenadas con señales similares a las enviadas por los ojos. En un paso importante en la investigación, Wilson demostró que las células cultivadas en un plato y expuestas a impulsos eléctricos aproximadamente similares a los de los ojos responderán a estas señales formando redes.
En otro paso importante, Paul George, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Langer, ha demostrado que un plástico conductor de electricidad que el equipo espera usar como
el andamio es biocompatible. Cuando se implantó durante seis semanas en ratas vivas, las neuronas crecieron a su alrededor e incluso a través de él, a través de agujeros en el material.
Sur dice que un implante neuronal que contiene células en red para pacientes con accidente cerebrovascular probablemente esté a 20 años de su finalización, ya que los investigadores aún deben aprender la mejor manera de hacer los andamios, combinarlos con medicamentos que estimulan el crecimiento de los nervios y entrenar las neuronas. Quizás lo más importante es que necesitan encontrar células que el cerebro no rechace. Esto podría significar modificar las células madre o alterar las propias células maduras de una persona para que crezcan como neuronas jóvenes.
Sin embargo, los logros intermedios pueden estar mucho más cerca. El proceso de aprender a hacer un implante, que según Sur es como hacer una parte del cerebro en un plato, debería conducir a muchos avances científicos básicos sobre la forma en que los cerebros funcionan y se reparan a sí mismos. Por ejemplo, las rejillas de electrodos que se usan para entrenar las redes celulares también se pueden usar para leer las señales enviadas a través de las redes a medida que se forman, revelando qué conexiones se están haciendo, dice Wilson.
El trabajo puede conducir a otras terapias nuevas. Por ejemplo, el plástico conductor podría funcionar como un empalme eléctrico, uniendo los huecos causados por una lesión en la columna. También se puede cargar con medicamentos e implantar para alentar a las neuronas alrededor de una lesión a reconectarse más extensamente, promoviendo la recuperación del accidente cerebrovascular. Estos avances contribuirían en gran medida a mejorar la vida de las personas, a medida que los investigadores se acerquen a su objetivo final. - Por Kevin Bullis, SM '05