La terapia génica alivia el dolor de espalda y repara el disco intervertebral dañado
Un estudio sugiere que unas nanopartículas conocidas como nanocarriers cargadas de ADN podrían reemplazar a los opioides en el tratamiento del dolor de espalda, según un estudio con ratones.
Por Emily Caldwell
El dolor de espalda asociado a los discos intervertebrales podría encontrar algún día su pareja terapéutica: una terapia génica administrada por nanocarriers o nanotransportadores naturales que, según un nuevo estudio, repara los discos dañados de la columna vertebral y reduce los síntomas de dolor en ratones.
Un nanocarrier es una nanopartícula diseñada para transportar y liberar medicamentos, genes o agentes diagnósticos de manera controlada y dirigida dentro del cuerpo. Estos sistemas son fundamentales en la nanomedicina y se utilizan para mejorar la eficacia y la seguridad de los tratamientos médicos.
Para atajar el dolor de espalda, los científicos crearon nanocarriers a partir de células del tejido conjuntivo de ratón, denominadas fibroblastos, como modelo de células cutáneas, y las cargaron con material genético de una proteína clave para el desarrollo tisular. El equipo inyectó una solución que contenía los nanocarriers en los discos dañados de ratones al mismo tiempo que se producía la lesión de espalda.
La terapia génica restablecía la integridad estructural y la función de los discos degenerados.
Tras evaluar los resultados a lo largo de doce semanas, los investigadores comprobaron, mediante imágenes, análisis de tejidos y pruebas mecánicas y de comportamiento, que la terapia génica restablecía la integridad estructural y la función de los discos degenerados y reducía los signos de dolor de espalda en los roedores.
“Disponemos de una estrategia única capaz de regenerar tejido e inhibir algunos síntomas del dolor”, afirma Devina Purmessur Walter, coautora principal del estudio, que ha sido publicado en la revista Biomaterials, y profesora de Ingeniería Biomédica en la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos).
Aunque aún queda mucho por aprender, los resultados sugieren que la terapia génica podría ofrecer una alternativa eficaz y duradera a los opiáceos para el tratamiento del dolor de espalda debilitante.
“Se puede utilizar al mismo tiempo que la cirugía para estimular la cicatrización del disco— afirma Natalia Higuita-Castro, coautora principal y profesora Ingeniería Biomédica y Cirugía Nurológica en la Universidad Estatal de Ohio. Y añade—: Las propias células hacen el trabajo y vuelven a un estado saludable”.
Se calcula que el 40% de los casos de lumbalgia se atribuyen a la degeneración de los discos intervertebrales amortiguadores que absorben los impactos y proporcionan flexibilidad a la columna vertebral, según sugieren investigaciones anteriores. Y aunque la cirugía para eliminar el tejido abultado de una hernia discal suele reducir el dolor, no repara el disco en sí, que sigue degenerándose con el paso del tiempo.
“Una vez que se quita un trozo, el tejido se descomprime como un neumático pinchado— explica Walter. Y añade—: El proceso de la enfermedad continúa y repercute en los demás discos de ambos lados, porque se pierde esa presión que es fundamental para la función de la columna vertebral. Los médicos no tienen una buena forma de abordar esto”.
Este nuevo estudio se basa en trabajos hechos públicos hace un año por el laboratorio de Higuita-Castro. Esta y su equipo logró que unos nanotransportadores consistentes en vesículas extracelulares —estructuras delimitadas por dos capas de moléculas de lípidos— cargadas con material antiinflamatorio redujeran el daño tisular provocado en pulmones de ratones.
Los transportadores diseñados son réplicas de las vesículas extracelulares naturales que circulan en el torrente sanguíneo y los fluidos biológicos humanos, llevando mensajes entre las células.
Un engaño para las células.
Para crear las vesículas, los científicos aplican una carga eléctrica a una célula donante para abrir transitoriamente agujeros en su membrana, y entregan en su interior el ADN que fabrica una proteína específica, así como un paquete de moléculas que impulsan su síntesis en gran cantidad.
En este estudio, la carga consistía en material para producir el factor de transcripción llamado FOXF1, una proteína importante en el desarrollo y crecimiento de los tejidos.
“Nuestro concepto es recapitular el desarrollo: FOXF1 se expresa durante el desarrollo y en los tejidos sanos, pero disminuye con la edad— explica Walter. Y añade—: Básicamente intentamos engañar a las células y darles un impulso para que vuelvan a su estado de desarrollo, cuando crecen y están más sanas”.
En los experimentos, se compararon ratones con discos lesionados tratados con nanotransportadores FOXF1 con ratones lesionados a los que se administró una solución salina o unos nanotransportadores simulados y ratones no lesionados.
Discos mejorados.
En comparación con los controles, los discos de los ratones que recibieron la terapia génica mostraron una serie de mejoras. Así es, el tejido se rellenó y se volvió más estable gracias a la producción de una proteína que retiene el agua y otras proteínas de la matriz, todo lo cual ayuda a promover la amplitud de movimiento, la carga y la flexibilidad de la columna vertebral.
Las pruebas de comportamiento indicaron que la terapia disminuía los síntomas de dolor en los ratones, aunque estas respuestas diferían según el sexo: machos y hembras mostraban distintos niveles de susceptibilidad al dolor en función de los tipos de movimiento evaluados.
“La idea de la reprogramación celular es que expresas este factor de transcripción y la célula va a volver a este estado más saludable, y se mantiene comprometida con ese fenotipo más saludable; esa conversión no es normalmente transitoria— dice Higuita-Castro. Y añade—: Así que, en teoría, no se esperaría tener que volver a administrar una dosis significativa.
Quedan más experimentos por realizar para comprobar los efectos de otros factores de transcripción que contribuyen al desarrollo del disco intervertebral. Y como en este primer estudio se utilizaron ratones adultos jóvenes, el equipo también tiene previsto probar los efectos de la terapia en animales mayores que modelan la degeneración relacionada con la edad y, finalmente, en ensayos clínicos para animales más grandes conocidos por desarrollar problemas de espalda.
Información facilitada por la Universidad Estatal de Ohio
Fuente: Shirley N. Tang, Ana I. Salazar-Puerta, Mary K. Heimann, Kyle Kuchynsky, María A. Rincon-Benavides, Mia Kordowski, Gilian Gunsch, Lucy Bodine, Khady Diop, Connor Gantt, Safdar Khan, Anna Bratasz, Olga Kokiko-Cochran, Julie Fitzgerald, Damien M. Laudier, Judith A. Hoyland, Benjamin A. Walter, Natalia Higuita-Castro, Devina Purmessur. Engineered extracellular vesicle-based gene therapy for the treatment of discogenic back pain. Biomaterials (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122562.
