LABORATORIO DE BIOMEDICINA DE CANNABINOIDES Y BIOLOGÍA ESPERMÁTICA

Estamos interesadas en estudiar los mecanismos moleculares por los cuales los fitocannabinoides actúan en el organismo. Investigamos el efecto de extractos de Cannabis sativa en medicina regenerativa, centrado en mejorar la capacidad regenerativa de las células madre mesenquimales. El conocimiento de estos procesos es fundamental para el diseño de nuevas terapias para el tratamiento de enfermedades, así como sus acciones paliativas, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de las personas.

Además, nos enfocamos en la regulación de la maquinaria proteica de fusión de membranas, específicamente en la exocitosis acrosomal en espermatozoides humanos. Investigamos los complejos SNAREs y las chaperonas moleculares que facilitan este proceso esencial para la fertilización, así como la O-GlcNAcsilación y su implicancia en la infertilidad masculina. Estos estudios son cruciales para comprender los mecanismos que regulan la exocitosis y podrían proporcionar nuevas perspectivas en tratamientos de fertilidad.

Extractos de Cannabis sativa en medicina regenerativa

La planta Cannabis sativa se ha utilizado con fines medicinales a través de la historia de la humanidad por sus propiedades analgésicas, antiinflamatorias, antieméticas y anticonvulsivas, pero su uso se detuvo con la prohibición a principios del siglo XX. En el año 2017 se promulga y reglamenta en nuestro país la Ley 27.350, que regula la investigación médica y científica del uso medicinal de Cannabis y sus derivados, y crea el Programa Nacional para el estudio y la investigación del uso medicinal de la planta de cannabis. En la actualidad se usan formulaciones a base de hierbas para la prevención y tratamiento de múltiples enfermedades que conducen a la mejora de la salud del paciente y a la reducción de los síntomas de la enfermedad. Además, las propiedades proliferativas y de diferenciación de las células madre mesenquimales (hMSC) tratadas con extractos de hierbas se han mostrado prometedoras en enfermedades como la osteoporosis, los trastornos neurodegenerativos y otros trastornos degenerativos de los tejidos. Aunque la aplicación clínica de extractos de hierbas todavía está en progreso debido a la variabilidad y complejidad de los componentes bioactivos, las preparaciones de hierbas estandarizadas fortalecerán su aplicación en el contexto clínico. Para que se utilicen de manera fructífera en la terapia reparadora y regenerativa, es necesario avanzar en el estudio de los mecanismos y vías de sus efectos sobre las hMSC.

Efecto de distintas variedades de Cannabis sativa sobre el perfil funcional de células madre mesenquimales humanas en la reparación tisular

Nos interesa analizar los efectos biológicos de extractos de C. sativa en las células madre mesenquimales y en cómo estos compuestos podrían mejorar su efecto terapéutico, proporcionando una comprensión más profunda de sus efectos beneficiosos. Además, nuestro interés está puesto en el desarrollo de nuevos blancos terapéuticos y en cómo potenciar la acción sobre blancos ya conocidos.

Potencial terapéutico de Cannabis sativa en medicina regenerativa de la piel

Esperamos demostrar que el tratamiento con Cannabis sativa de las células madre mesenquimales incrementa su capacidad regenerativa, lo cual podría resultar en una alternativa a las opciones terapéuticas actuales para acelerar la cicatrización de heridas mejorando la calidad de vida de las personas. Estos beneficios terapéuticos no sólo podrían ser relevantes en enfermedades o lesiones de la piel, sino en otras enfermedades en las que actualmente se utilizan las células madres mesenquimales como terapia celular en medicina regenerativa.

Efecto de extractos de Cannabis sativa y medios condicionados sobre la vía de señalización de PDGFR en células madre mesenquimales. Análisis por Western blot de la fosforilación de PDGFRA, STAT3, Akt y Erk luego del tratamiento con el extracto de C. sativa: A) Las CMM fueron tratadas por 30 min con diferentes concentraciones del extracto, B) Las CMM fueron tratadas durante 24 h con la concentración máxima del extracto. C) CMM tratadas durante 24 h con las distintas concentraciones del extracto, luego se recuperó el medio condicionado (MC) de cada condición y se incubaron CMM fres- cas durante 30 min con los MC obtenidos (izquierda), derecha: representación colorimétrica de los valores de al menos dos densitometrías de los WB obtenidos. * representa valores de p<0,05. Los resultados se expresaron como valores de la media ± SEM de tres experimentos independientes.

Regulación de la maquinaria proteica de fusión de membranas

La exocitosis o reacción acrosomal es esencial para el proceso de fertilización que, tal como ocurre en otros eventos exocíticos, está mediado por la fusión de la membrana plasmática y la membrana del gránulo secretorio. Un evento clave durante la reacción acrosomal es el ensamblado y formación de los complejos SNAREs dando lugar al  acercamiento y aposición de las membranas que van a fusionarse. Sin embargo, hasta el momento, es poco claro cómo funciona y cómo está regulado este evento esencial de la exocitosis. Nuestro modelo de estudio es el espermatozoide humano. Dado que la capacidad fertilizante del espermatozoide depende de que ocurra la exocitosis acrosomal, la elucidación de este proceso esencial para la reproducción es de gran interés.

Complejo de chaperonas moleculares que participan de la exocitosis regulada. estudios funcionales y morfológicos en espermatozoides humanos

Estamos interesados en identificar y caracterizar las chaperonas moleculares involucradas en el ensamble y desensamble de los complejos SNAREs, y entender su funcionamiento durante la exocitosis acrosomal. También nos interesa conocer los mecanismos moleculares involucrados en la regulación de estos procesos. Se sabe muy poco de cómo estas proteínas son dirigidas y cómo sus innumerables interacciones son coordinadas. Nuestros estudios abordan técnicas de biología celular y molecular, bioquímicas, nanotecnológicas, de biología computacional y de microscopía confocal y electrónica.

Working model for the function of CSP during acrosomal exocytosis. In resting sperm, SNAREs are assembled in cis-complexes. Following extracellular calcium influx, NSF/α-SNAP disassemble cis-configuration into monomeric SNAREs. Now SNAREs are stabilized in trans-configuration by the action of CSP. An intra-acrosomal calcium efflux led to membranes fusion. PM, plasma membrane; OAM, outer acrosomal membrane.

Relevancia de la O-GlcNAcsilación en la Regulación de la Exocitosis Acrosomal durante la capacitación espermática: Implicancias en la infertilidad masculina

La O-GlcNAcsilación es un proceso de glicosilación intracelular no canónica más emparentado con la fosforilación que con la O-glicosilación. Este proceso consiste en la adición de un residuo de N-acetilglucosamina a partir de UDP-glucosa N-acetilada en serinas (Ser) o treoninas (Thr) por un enlace O-glucosídico (O-GlcNAc) en proteínas citoplasmáticas, nucleares y mitocondriales. La disrupción de la homeostasis de la O-GlcNAcsilación ha sido implicada en procesos patológicos como diabetes, neurodegeneración y cáncer, entre otros. Sin embargo, su relevancia en la funcionalidad del espermatozoide y por lo tanto su implicancia en la infertilidad masculina se desconoce por completo. Nos proponemos estudiar, con un abordaje complementario experimental y computacional, el impacto que la O-GlcNAcsilación tienen en la dinámica de las interacciones y, consecuentemente, en la función biológica de las proteínas involucradas en la exocitosis acrosomal.