Estudio de nuevas aproximaciones terapéuticas para la regeneración neural y el tratamiento de la espina bífida mediante el uso de terapia celular durante la etapa fetal

Abstract

El mielomeningocele (MMC), la forma más severa de espina bífida, es una malformación del tubo neural que se presenta en tres de cada diez mil nacimientos, y que provoca un grave daño neurológico y un complejo cuadro clínico en el feto en desarrollo. Aunque sus causas son desconocidas, se está ahondando en el conocimiento de las mismas así como en el desarrollo de nuevas terapias, incluyendo las basadas en medicina regenerativa que se dirigen a la reparación prenatal del defecto, mediante estrategias de regeneración del tejido neural dañado con el fin de revertir el daño causado por el defecto congénito sobre la médula espinal.

En este estudio, se analizaron los líquidos amnióticos (LA) de fetos sanos y afectos con MMC para caracterizar los distintos tipos celulares e identificar y aislar las células con propiedades de precursores neurales; también se analizaron las diferentes poblaciones celulares presentes en el líquido cefalorraquídeo (LCF) procedentes de muestras de pacientes afectados por MMC y se evaluó su capacidad de diferenciación in vitro a células de linaje neural con el fin de demostrar sus propiedades como progenitores neurales (NPCs).

Se ha demostrado la presencia de NPCs en el LA de pacientes con MMC que no se observaron en muestras de LA de individuos sanos. Se pudo demostrar que estas células se encuentran presentes en el LCF y que su presencia en el LA de fetos con MMC se debe posiblemente a la pérdida de LCF desde el canal medular hacia la cavidad amniótica a través del defecto de MMC, por lo que pueden ser idóneas para una futura estrategia terapéutica basada en la terapia celular en pacientes con MMC.

Una vez demostrado el potencial de estas células como progenitores neurales, se llevaron a cabo ensayos de trasplante celular en modelos animales. En primer lugar se ensayó la técnica de trasplante celular en un nuevo modelo de MMC quirúrgico en conejo y tras demostrar que estas células permanecen en el lugar del trasplante y que no se vio afectada su viabilidad tras la implantación sobre la zona lesionada de la médula espinal, se extrapoló esta metodología al modelo de MMC en oveja, consiguiendo también resultados positivos, y demostrando la presencia y viabilidad de las células trasplantadas más de dos meses después de la realización del trasplante y sin haberse producido rechazo inmunológico.

Los prometedores resultados obtenidos en el presente trabajo podrían ser la antesala para el desarrollo de una novedosa estrategia basada en terapia celular para la regeneración del tejido neural de la médula espinal mediante intervención prenatal en fetos con MMC. Esta nueva estrategia terapéutica podría permitir el ensayo de la terapia celular basada en el trasplante autólogo de NPCs aisladas a partir del LA del propio paciente en futuros ensayos clínicos en pacientes con espina bífida.

Myelomeningocele (MMC), the most severe type of spina bifida, affects approximately 3.3 in 10,000 live births and represents one of the most debilitating birth defects in humans, affecting severely the spinal cord and brain during gestation. MMC results in variable disabilities including paraplegia, hydrocephalus, sexual dysfunction, skeletal deformations and impaired mental development. Defects on primary neurulation could leads to failure of neural tube closure and MMC creation; so, unprotected spinal cord is subjected to progressive damage with advancing gestational age, probably due to chemical and mechanical factors related to exposure to the intrauterine environment and the continuous loss of cerebrospinal fluid (CSF) through the defect, causing a hindbrain herniation or Chiari II malformation and hydrocephalus.

It is hypothesized that MMC could be induced by “two hits”; the first due to failure of neural tube closure and the second, the degeneration of neural tissues due to the exposition to the utero environment. Midgestational fetal coverage of spinal defect has demonstrated to minimize damage to developing central nervous system, but, this technique only prevent additional damage so the previous neural injury persist after birth.

Previous studies have stated the presence of neural progenitor cells (NPCs) in MMC amniotic fluid (AF) samples, hypothetically, these NPCs come from CSF. In the present study we isolated NPCs from AF and CSF samples, evaluated the NPCs growing and differentiation capacities and we transplanted NPCs in a newly developed surgical-chemical MMC model in fetal rabbits by the implantation of NPCs embedded in an adequate scaffold in the site of spinal cord injury. Then we made a step forward by transferring this methodology to the surgically-induced MMC model in fetal sheep. The creation of the injury was at 75 day of gestation and the repair of MMC with NPCs isolated from CSF was performed at 95 days of gestation, demonstrating a successful NPCs implantation in the injured spinal cord more than 2 months later.

These promising results could be paving the way to the development of new cell therapy- based approaches to regenerate neural tissues, based on autologous NPCs transplantation during the prenatal surgery intervention in MMC patients.