Terapia celulară combinată cu factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF) stimulează regenerarea neuronală: un nou pas în tratamentul bolilor neurodegenerative

Un studiu realizat de Universitatea din Barcelona (UB) și publicat în International Journal of Molecular Sciences în octombrie 2025 descrie o nouă strategie care combină terapia celulară bazată pe celule stem cu factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF) pentru a stimula regenerarea neuronală și neuroplasticitatea după leziuni cerebrale. 

Context

BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) este o proteină esențială sintetizată în principal în creier, cu rol cheie în dezvoltarea neuronală, supraviețuirea neuronilor și formarea conexiunilor sinaptice. În ultimele decenii, numeroase studii au evidențiat capacitatea sa de a promova plasticitatea sinaptică și creșterea axonală, fiind considerat un potențial instrument terapeutic pentru recuperarea după traumatisme cerebrale sau în bolile neurodegenerative, precum boala Alzheimer sau boala Parkinson.

Totuși, capacitatea regenerativă endogenă a creierului uman este extrem de limitată, iar leziunile neuronale — fie cauzate de traumatisme, fie de ischemie cerebrală sau boli degenerative — duc frecvent la deficite motorii și cognitive ireversibile. În acest context, terapiile bazate pe celule stem pluripotente induse (iPSC) au devenit o direcție de cercetare intens explorată pentru restaurarea funcțiilor neuronale pierdute.

Despre studiul actual

Echipa condusă de Tornero și Ortega a conceput o strategie prin care celulele stem umane derivate din piele (iPSC) sunt reprogramate și diferențiate în culturi neuronale, capabile să exprime constant BDNF. În esență, terapia propusă combină două mecanisme complementare:

• terapia celulară, care furnizează celule neuronale funcționale capabile să se integreze în rețelele cerebrale existente;

• secreția locală de BDNF, care stimulează maturizarea, activitatea și interconectarea neuronilor transplantați.

Cercetătorii au constatat că neuroni generați în laborator din celule iPSC prezintă maturitate crescută și activitate sinaptică intensificată atunci când supraexprima BDNF, fără a altera organizarea structurală a conexiunilor neuronale.

Pentru a analiza interacțiunile celulare, echipa a utilizat un sistem microfluidic inovator, alcătuit din două camere separate ce conțin populații de neuroni cu și fără capacitatea de a produce BDNF. Acest sistem permite observarea direcționată a proiecțiilor axonale prin canale microscopice care conectează cele două compartimente.

Rezultatele au arătat că:

• celulele care produc BDNF atrag axoni din populațiile vecine, datorită unui efect de chemoatracție generat de gradientul de BDNF;

• axonii se orientează preferențial către regiunea cu concentrație mai mare de BDNF, demonstrând pentru prima dată acest efect în culturi neuronale umane derivate din celule stem, și nu doar în modele animale.

Potrivit cercetătoarei Alba Ortega, această abordare generează culturi neuronale mai mature și mai active, fără perturbarea rețelelor funcționale, un aspect crucial pentru transplanturile neuronale.

Studiul a implicat și participarea unui grup de studenți ai UB, laureați ai medaliei de aur la competiția internațională iGEM 2024 (International Genetically Engineered Machine), recunoscută pentru promovarea inovației în biologia sintetică.

Rezultate

Principalele concluzii ale studiului pot fi sintetizate astfel:

• BDNF stimulează maturizarea și activitatea neuronală în culturile obținute din celule stem umane;

• supraexpresia BDNF în celulele progenitoare neuronale duce la creșterea proiecțiilor axonale și la formarea de rețele funcționale stabile;

• efectul de chemoatracție axonală al BDNF a fost confirmat într-un sistem microfluidic care imită condițiile de interconectare neuronală;

• această strategie nu modifică arhitectura sinaptică naturală, permițând o integrare mai eficientă a celulelor transplantate în țesutul cerebral;

• combinația dintre terapia celulară și exprimarea locală de BDNF ar putea spori capacitatea creierului de a se regenera după leziuni ischemice sau degenerative.

Profesorul Daniel Tornero a subliniat că obiectivul pe termen scurt este transferarea acestor rezultate la modele animale, în special pentru leziunile ischemice corticale, unde terapia celulară a arătat deja beneficii parțiale.

Implicații și perspective

Deși studiul se află încă într-o etapă preclinică, rezultatele deschid calea spre noi terapii regenerative pentru boli precum boala Parkinson, accidentele vasculare cerebrale și alte tulburări neurodegenerative.

Echipa UB plănuiește extinderea cercetării către modele animale de accident vascular cerebral pentru a evalua gradul de integrare funcțională al celulelor modificate genetic și pentru a verifica siguranța pe termen lung, având în vedere posibile riscuri precum formarea tumorală.

La nivel global, trialurile clinice de transplant de celule stem pentru boala Parkinson aflate în desfășurare în Japonia, Suedia și Statele Unite oferă rezultate promițătoare, demonstrând că această abordare se apropie de aplicarea clinică.

„Deși rămân numeroase provocări, progresele înregistrate în studiile clinice pentru boala Parkinson arată că suntem mai aproape ca niciodată de aplicarea sigură a acestor terapii în accidente vasculare cerebrale și alte boli neurodegenerative”, concluzionează autorii.