Con la ayuda de inteligencia artificial (IA) y robótica, los científicos de la Universidad de Rutgers mejoraron el poder terapéutico de una enzima que ayuda a sanar lesiones en la columna. El descubrimiento podría algún día ayudar a los pacientes con lesiones en la columna a recuperar la función más rápido.

Las lesiones en el Sistema Nervioso Central (SNC) tienen consecuencias devastantes a largo plazo en aspectos físicos, psicológicos y socioeconómicos tanto para los pacientes como para sus familias. Aunque las tasas de mortalidad de pacientes con lesiones en el SNC han mejorado sustancialmente, las mejoras en cuanto a la recuperación funcional permanecen elusivas. Muchos estudios señalan que las neuronas del SNC intentan regenerarse luego de una lesión traumática, pero el ambiente post-lesión es altamente inhibitorio y resulta en una regeneración abortiva, se genera un tejido cicatricial que impide la regeneración. Un tipo de factor proinflamatorio que se secreta son los proteoglicanos de condroitina, estos factores son conocidos como inhibidores del crecimiento neuronal. Es por esto por lo que la degradación de esta molécula se ha convertido en una estrategia terapéutica viable para promover la regeneración de tejido. Una terapia prometedora es la condroitinasa ABC (ChABC), una enzima que es capaz de digerir moléculas dentro del tejido cicatricial para permitir que crezca tejido nuevo. Sin embargo, esta terapia está significativamente limitada por la muy baja estabilidad de esta enzima. De hecho, la enzima es tan volátil que dura solo tres horas a temperatura corporal.

En este estudio se buscó estabilizar la enzima para que pudiera funcionar durante mucho más tiempo, digiriendo más tejido cicatrizado y promoviendo un mayor crecimiento. Para hacer eso, recurrieron a la IA. La forma encontrada para estabilizar la enzima fue combinarla con un copolímero, una molécula que puede envolver la enzima y protegerla de entornos hostiles. Una unión de copolímero a ChABC le permitiría funcionar a temperaturas más altas. Usando un algoritmo de «aprendizaje activo», los investigadores redujeron las opciones a 72 y, de ellas, eligieron las más prometedoras. Luego programaron la robótica para fabricar las combinaciones de copolímero y enzima, automatizando lo que de otro modo sería un proceso que llevaría mucho tiempo. Si bien varios copolímeros funcionaron bien, el más alentador fue capaz de mantener la enzima funcionando hasta por una semana.

Un tratamiento que promueva la regeneración de tejidos durante toda una semana podría cambiar las reglas del juego para los pacientes con lesiones en la columna, tanto para tratar las lesiones crónicas en pacientes discapacitados como para prevenir la formación de tejido cicatricial en nuevos pacientes.

Estos resultados alentadores motivan futuros estudios preclínicos para probar la capacidad de estos diseños para facilitar la degradación de la cicatriz y promover la regeneración del tejido neuronal después de la lesión.

Referencia del estudio:
S. Kosuri, C.H. Borca, H. Mugnier, M. Tamasi, R.A. Patel, I. Perez, S. Kumar, Z. Finkel, R. Schloss, L. Cai, M. L. Yarmush, M. A. Webb and A.J Gormley. Machine-Assisted Discovery of Condroitinase ABC Complexes toward Sustained Neural Regeneration. Machine-Assisted Discovery of Condroitinase ABC Complexes toward Sustained Neural Regeneration. Adv. Healthcare Mater, 2022. Doi: 10.1002/adhm.202102101

Breakthrough Spinal Injury Therapy With Help From AI and Robotics – Medscape – Apr 29, 2022.

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