El uso de trasplantes celulares a base de células troncales embrionarias (‘Embryonic Stem Cells’, ESCs) es considerado como la mayor posibilidad terapéutica para tratar procesos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson (EP). La alta capacidad de autorenovación y de diferenciación hacia el linaje dopaminérgico (DA) les ha conferido su relevancia hacia una aplicación clínica en ésta enfermedad caracterizada por la pérdida de neuronas dopaminérgicas mesencefálicas (DAm). Sin embargo, existen al menos 3 limitaciones a las que se enfrenta la terapia de reemplazo. Primera, contar con una fuente celular capaz de generar neuronas DAm enriquecidas en un importante número. Segunda, la baja sobrevivencia celular pos-trasplante y tercera, la limitada integración que no ha permitido alcanzar suficientes beneficios motores. Dos estrategias parecen particularmente prometedoras para mejorar el reemplazo celular, éstas son la administración de factores que permitan inducir la especificación y diferenciación de los precursores hacia neuronas DAm y el empleo de matrices de soporte a base de biomateriales que faciliten la adhesión de las células trasplantadas, ambas al momento exploradas independientemente y en modelos de daño distintos al nuestro. Dado que hasta ahora, solamente se han identificado algunos de los factores responsables en generar con mediana eficiencia neuronas DAm, el presente proyecto propone establecer un modelo en rata con mayor eficiencia (sobrevivencia, integración celular y diferenciación DAm) trasplantando ESCs mediante el estímulo combinatorio del factor de crecimiento transformante alfa (TGFa) y el uso de biomateriales en el nicho DAm adulto, la sustancia nigra (SN), tanto en ratas sanas como con EP. Debo enfatizar que las ESCs usadas en esta propuesta son la única fuente troncal que ha demostrado tener el potencial de diferenciación DAm sitio-específica con alta eficiencia (70%), al trasplantarse en etapa de cuerpo embrioide en un modelo de explantes de mesencéfalo ventral embrionario (el nicho DA temprano). Por otro lado, el papel de TGFa en estimular la sobrevivencia y diferenciación neuronal in vitro e in vivo se ha determinado en diferentes estudios. En uno de ellos del que soy autora, se caracterizó su capacidad inductora en un modelo de embolia cerebral in vivo. Adicionalmente, se ha demostrado que la baja sobrevivencia de trasplantes se debe también a la carencia en el tejido receptor de un microambiente que facilite la adherencia celular de las células implantadas. Por ello, también planteamos explorar la influencia de andamios poliméricos para facilitar el anclaje celular y con esto la sobrevivencia e incluso la diferenciación de las células trasplantadas en SN. Dentro de los biomateriales existentes fueron seleccionados Cytodex 3, Puramatrix y PLGA, por sus propiedades que se ajustan a los requerimientos de nuestro delicado modelo de trasplante, así como por su potencial para recrear la estructura tridimensional del área dañada. Está investigación se centra entonces de manera particular en generar un modelo que nos permita mediante estímulos específicos una integración optimizada del implante para estudiar los eventos que rigen a la diferenciación del linaje DAm in vivo en adulto y explorar nuevos inductores del proceso. En un contexto global, el trabajo sentará bases en esta gran búsqueda de nuevas estrategias en el campo de la medicina regenerativa que puedan ser más exitosas en reparar el daño neuronal.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), uno de cada 100 habitantes mayores de 65 años en todo el mundo, padece la EP por lo que es considerada la segunda enfermedad neurodegenerativa con mayor prevalencia, sólo después del Alzheimer (Frenk et al., 2002). En México, la incidencia se estima en 44 casos nuevos por cada 100 mil habitantes (Frenk et al., 2002). _x000D_ _x000D_ Los tratamientos farmacológicos y quirúrgicos existentes no son exitosos a largo plazo, por lo tanto la búsqueda continúa, enfocándose en importante medida a la exploración del uso de trasplantes de diversos tipos celulares que en algunos casos han mostrado resultados favorables pero aun no suficientes (Guerra-Crespo et al., 2011)._x000D_ _x000D_ Específicamente en el área de células troncales, a pesar de que en un inicio fueron obtenidas mejoras clínicas transitorias al trasplantar tejido fetal de SNPc, los problemas de efectividad entre pacientes y restricciones éticas llevaron al incesante esfuerzo de desarrollar una fuente altamente enriquecida de células DA con la identidad mesencefálica “correcta”. _x000D_ _x000D_ Dentro de las células troncales, las ESCs son consideradas promisorias en la terapia de reemplazo debido a su alta capacidad de autorenovación y de diferenciación hacia el linaje DAm. Sin embargo, su manipulación en modelos in vitro y en modelos animales que pueda traducirse en algún significado clínico importante ha resultado ser más complejo. _x000D_ _x000D_ Uno de los aspectos limitantes en cultivo es la obtención de células que tengan capacidad de especificarse al fenotipo DAm y preserven el potencial de diferenciación hacia ese fenotipo neuronal para ser trasplantadas. Si bien algunos estudios han mostrado éxito parcial en su inducción hacia la diferenciación DAm in vitro (ej. Kim et al., 2006; Friling et al., 2009), la terapia se enfrenta todavía a otra gran limitante en los modelos in vivo y los casos clínicos de EP, consistente en la baja sobrevivencia que oscila entre el 5 al 10% cuando se trasplantan las células diferenciadas (Snyder y Olanow, 2005). Resultado que deriva en una limitada integración anatómico-funcional dentro del tejido existente y a su vez a una insuficiente recuperación motora (ej. Kim et al., 2006). _x000D_ _x000D_ Se requiere entonces de la creación de mejores modelos in vitro e in vivo para lograr determinar las bases moleculares y celulares de la especificación hacia el fenotipo DAm y su integración funcional, que permitan alcanzar el objetivo final de crear tratamientos basados en terapia celular al ser capaces de restablecer la función cerebral. _x000D_ _x000D_ La relevancia de ésta propuesta de investigación radica en que se centra de manera particular en generar un modelo que nos permita mediante estímulos definidos, la especificación hacia el linaje DAm e integración optimizada del implante que nos posibilite estudiar los eventos celulares y moleculares que rigen la diferenciación al linaje DAm en roedores en etapa adulta y explorar nuevos inductores del proceso. _x000D_ _x000D_ Es así que si trasplantamos células con potencial dopaminérgico en un microambiente propicio (SNPc+matrices) y las estimulamos con un factor inductor de ese fenotipo (TGFa) en la misma zona en que pretendemos se establezcan, podríamos evitar los problemas de sobrevivencia y otros que representa el trasplante de células diferenciadas. _x000D_ _x000D_ En un contexto global, el trabajo intenta sentar bases en esta gran búsqueda de nuevas estrategias en el campo de la medicina regenerativa que puedan ser más exitosas en reparar el daño neuronal causado por la EP.