Aunque puedan pasar desapercibidas, las charcas y humedales de todo el mundo están repletas de un gran número de animales que tienen mucho que enseñarnos sobre medicina regenerativa. Este es el caso de los ajolotes o las salamandras, que pueden regenerar sus extremidades completas después de una amputación, o de los renacuajos, en los que también puede producirse un fenómeno similar.
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Sin embargo, mientras que las salamandras cuentan con este “superpoder” durante toda su vida, los renacuajos lo pierden a medida que se convierten en ranas, llegando a un punto en el que, en el mejor de los casos, pueden regenerar una especie de espiga cartilaginosa mucho más fina y débil que la extremidad completa. Pero este problema podría terminar gracias al trabajo de un equipo de científicos de la Universidad de Tufts, que ha desarrollado un biorreactor capaz de regenerar las extremidades de las ranas de garras africanas (Xenopus laevis), incluso en ejemplares adultos. Sus resultados han sido publicados hoy en Cell Reports.
La función menos conocida de la progesterona
Durante el siglo XIX, el fisiólogo alemán Emil Du Bois-Reymond describió detalladamente cómo la acción de campos eléctricos endógenos favorecía el desarrollo de algunos fenómenos fisiológicos, como la excitación nerviosa, la contracción muscular y la cicatrización de heridas. Esto último ha sido muy estudiado desde entonces en el campo de la medicina regenerativa, con el fin de comprobar si la aplicación de campos eléctricos exógenos, o técnicas que potencien los endógenos, se puede favorecer que la cicatrización y la regeneración de tejidos se lleven a cabo de una forma más eficiente.
Entre los investigadores que han dedicado su trabajo a este campo se encuentra el equipo del doctor Michael Levin, autor principal del estudio que se publica hoy. En el pasado, estos científicos habían conseguido inducir la regeneración de la cola de estados no regenerativos de Xenopus, provocando un estado bioeléctrico a través de drogas. Sin embargo, las ranas que utilizaron entonces eran aún muy jóvenes y, además, era necesario exponer todo el cuerpo a la señalización bioeléctrica.
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En busca de un mecanismo que pueda utilizarse en ranas adultas y actúe específicamente sobre la zona amputada, decidieron introducir un nuevo actor en la función: la progesterona. Para ello, desarrollaron un biorreactor de silicio impreso en 3D, que posteriormente se rellenaba con un hidrogel, compuesto por una masa viscosa de polímeros. A estos compuestos se unían también proteínas de seda, implicadas en la hidratación y regeneración de tejidos, y progesterona. Esta hormona es conocida por preparar al útero para albergar a un embrión en caso de embarazo, pero también tiene otras funciones menos conocidas, como la reparación de nervios, vasos sanguíneos y tejido óseo. Además, puede regular el estado bioeléctrico de las células, mediante cambios en el flujo de iones y otras señales asociadas a la regeneración.
Para la realización del estudio, los científicos dividieron a las ranas recién amputadas en tres grupos: experimental, simulacro y control. En los dos primeros se unión la zona amputada al biorreactor, pero solo en el primero se añadió progesterona. En cuanto al control, simplemente se dejó que los procesos fisiológicos habituales siguieran su curso, sin ninguna ayuda. En los dos casos en los que se utilizó el biorreactor se retiró veinticuatro horas después de su colocación.
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Durante nueve meses y medio el equipo siguió la evolución de las ranas, comprobando que en las que pertenecían al grupo experimental se habían formado extremidades más gruesas, con huesos más desarrollados y mejor vascularización e inervación. Además, tenían más facilidad para nadar en los tanques que el resto, en las que solo se había formado la típica espiga cartilaginosa.
Por otro lado, también comprobaron que se habían producido cambios en la expresión de algunos genes implicados en la señalización en las células de la zona amputada. Algunos habían aumentado su expresión, mientras que otros la habían disminuido. Llamaba especialmente la atención, la disminución de la regulación del sistema inmune. Esto sugiere que la progesterona debió frenar la reacción de defensa natural del organismo de un modo que resultó positivo para el proceso de regeneración.
Un hallazgo con futuro
En base a estos resultados, el equipo espera poder utilizar este procedimiento con dos fines. Por un lado, se han propuesto utilizar el biorreactor en mamíferos. Se ha comprobado que los ratones pueden regenerar las yemas de sus dedos en condiciones óptimas, aunque su condición de terrestres lo hace más complicado. Si nos fijamos, la mayoría de animales que tienen la capacidad natural de regenerar partes de su cuerpo suelen ser acuáticos y esto en realidad tiene sentido, pues una pata golpeando contra el suelo siempre se regenerará peor que otra que simplemente flota en el agua.
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Por otro lado, este tipo de fenómenos que fomentan los procesos bioeléctricos del organismo también podrían usarse con fines como la regeneración de la médula espinal o la reprogramación de tumores. Queda mucho por andar, pero podría ser un camino con mucho futuro. De momento, las ranas tratadas por estos científicos ya lo tienen mucho más fácil para caminar que el resto de sus compañeras amputadas.
