El ingrediente de un juguete podría ayudar a avanzar en terapias con células madre

La esponjosidad del entorno en el que están las células madre embrionarias humanas afecta cada vez más al tipo de células especializadas en las que eventualmente se convierten, según muestra un estudio de la Universidad de Michigan (UM), en Ann Arbor, Estados Unidos, y que se publica en la edición digital de 'Nature Materials'.

Los investigadores hicieron que células madre embrionarias humanas se convirtieran en células de la médula espinal de manera más eficiente por el crecimiento de las células en una superficie suave y utrafina hecha de un ingrediente clave de 'Silly Putty', un juguete que fabricado con una masa de polímeros de silicona que tiene, entre otras característica, un comportamiento viscoelástico.

Esta investigación es la primera en relacionar directamente la física, en lugar de productos químicos, como señal de diferenciación de células madre embrionarias humanas. La diferenciación es el proceso por el que las células de origen se transforman en más de 200 tipos de células del cuerpo que se convierten en músculos, huesos, nervios y órganos, por ejemplo.

El profesor asistente de Ingeniería Mecánica en la UM Jianping Fu dice que los resultados plantean la posibilidad de una forma más eficaz de orientar las células madre para diferenciarse y potencialmente proporcionar terapias para enfermedades como la esclerosis lateral amiotrófica o enfermedad de Lou Gehrig, la enfermedad de Alzheimer o la de Huntington.

En este sistema de crecimiento diseñado especialmente, las "alfombras" de Fu y sus colegas, porciones microscópicas del componente de Silly Putty polidimetilsiloxano sirven como hilos. Mediante la variación de la altura de esas estructuras enanas, los investigadores pueden ajustar la rigidez de la superficie en la que crecen las células, de forma que las más cortas son más rígidas, como una alfombra industrial, y las más altas, más suaves, como una lujosa.

El equipo encontró que las células madre que crecieron en las de mayor altura, más suaves, se conviriteron en células nerviosas mucho más rápido y con más frecuencia que aquellas que se desarrollaron en superficies más duras. Tras 23 días, las colonias de células de la médula espinal, las neuronas motoras que controlan el movimiento de los músculos, que crecieron en ambientes esponjosos eran cuatro veces más puras y diez veces mayores que las que crecieron en cualquiera de las placas tradicionales o rígidas.

"Esto es muy emocionante -afirma Fu-. Para llevar a cabo las prometedoras aplicaciones clínicas de células madre de embriones humanos, necesitamos un sistema de cultivo mejor que pueda producir de forma fiable más células diana que funcionen bien. Nuestro enfoque es un gran paso en esa dirección, mediante el uso de superficies sintéticas de microingenierías para controlar las señales ambientales mecánicas".

Los investigadores comprobaron que las nuevas neuronas motoras que obtuvieron en las superficies suaves mostraron comportamientos eléctricos comparables a los de las neuronas en el cuerpo humano. También identificaron una vía de señalización que participa en la regulación de los comportamientos mecánicamente sensibles.

Una vía de señalización es una ruta a través de la cual las proteínas transportan los mensajes químicos de los límites de la célula a lo profundo de su interior. La vía en la que se centraron, llamada Hippo/YAP, también está involucrada en el control del tamaño de los órganos.

Fu dijo que sus hallazgos podrían también proporcionar ideas sobre cómo las células madre embrionarias se diferencian en el cuerpo. "Nuestro trabajo sugiere que las señales físicas en el ambiente de la célula son importantes en el patrón neuronal, un proceso en el cual las células nerviosas se especializan para sus habilidades específicas en función de su ubicación física en el cuerpo", concluye.