Nuevo invento restaura células que salvan vidas

Ilustración de células madre

Las células madre son la materia prima del cuerpo, las células a partir de las cuales se forman todas las demás células con tareas específicas.

La “mochila” de nanopartículas repara las células madre dañadas.

En el cordón umbilical de los recién nacidos se encuentran células madre que podrían salvar la vida de un bebé y utilizarse para tratar enfermedades como el linfoma y la leucemia. Debido a esto, muchos padres primerizos deciden preservar (“bancarizar”) las abundantes células madre de la sangre del cordón umbilical para su hijo. Sin embargo, dado que la diabetes gestacional destruye las células madre y las vuelve inútiles, los padres no tienen esta opción en el 6 al 15 % de los embarazos que se ven afectados por la enfermedad.

En un estudio que será publicado en la revista Biología de las ComunicacionesLos bioingenieros de la Universidad de Notre Dame ahora han demostrado que un nuevo enfoque puede curar las células madre dañadas y permitirles volver a desarrollar nuevos tejidos.

Las nanopartículas especialmente creadas son el componente clave de esta nueva estrategia. Cada nanopartícula esférica puede almacenar medicamentos y entregarlos específicamente a las células madre al unirlos a la superficie de las células. Estas nanopartículas tienen alrededor de 150 nanómetros de diámetro o alrededor de una cuarta parte del tamaño de un glóbulo rojo. Las partículas administran el medicamento gradualmente como resultado de su sintonización única, lo que las hace muy efectivas incluso en dosis muy bajas.

Hanjaya Putra, Salón Eva

Donny Hanjaya-Putra y la estudiante de doctorado en bioingeniería Eva Hall inspeccionan las células madre bajo el microscopio. Crédito: Universidad de Notre Dame

Donny Hanjaya-Putra, profesor asistente de ingeniería aeroespacial y mecánica en el programa de posgrado en bioingeniería de Notre Dame, quien dirige el laboratorio donde se realizó el estudio, describió el proceso mediante una analogía. “Cada célula madre es como un soldado. Es inteligente y eficaz; sabe adónde ir y qué hacer. Pero los ‘soldados’ con los que estamos trabajando están heridos y débiles. Al proporcionarles esta ‘mochila’ de nanopartículas, les estamos dando lo que necesitan para volver a trabajar con eficacia”.

La prueba principal para las nuevas células madre equipadas con “mochila” fue si podían o no formar nuevos tejidos. Hanjaya-Putra y su equipo probaron las células dañadas sin “mochilas” y observaron que se movían lentamente y formaban tejidos imperfectos. Pero cuando Hanjaya-Putra y su equipo aplicaron “mochilas”, las células madre previamente dañadas comenzaron a formar nuevos vasos sanguíneos, tanto cuando se insertaron en polímeros sintéticos como cuando se implantaron debajo de la piel de ratones de laboratorio, dos entornos destinados a simular las condiciones del cuerpo humano. .

Aunque pueden pasar años antes de que esta nueva técnica llegue a los entornos de atención médica reales, Hanjaya-Putra explicó que tiene el camino más claro de todos los métodos desarrollados hasta ahora. “Los métodos que implican inyectar el medicamento directamente en el torrente sanguíneo conllevan muchos riesgos y efectos secundarios no deseados”, dijo Hanjaya-Putra. Además, los nuevos métodos como la edición de genes se enfrentan a un largo camino hasta la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Pero la técnica de Hanjaya-Putra utilizó solo métodos y materiales ya aprobados para entornos clínicos por la FDA.

Mochilas de nanopartículas

Donny Hanjaya Putra, profesor asistente de ingeniería aeroespacial y mecánica, sostiene un vial de “mochilas” de nanopartículas especialmente diseñadas. Crédito: Universidad de Notre Dame

Hanjaya-Putra atribuyó el éxito del estudio a un grupo de investigadores altamente interdisciplinario. “Esta fue una colaboración entre ingeniería química, ingeniería mecánica, biología y medicina, y siempre encuentro que la mejor ciencia ocurre en la intersección de varios campos diferentes”.

El autor principal del estudio fue el ex estudiante de posdoctorado de Notre Dame, Loan Bui, ahora miembro de la facultad de la Universidad de Dayton en Ohio; la bióloga de células madre Laura S. Haneline y la ex becaria postdoctoral Shanique Edwards de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana; Eva Hall y Laura Alderfer, estudiantes de doctorado en bioingeniería de Notre Dame; los estudiantes universitarios de Notre Dame Pietro Sainaghi, Kellen Round y la valedictorian 2021 Madeline Owen; Prakash Nallathamby, profesor asistente de investigación, ingeniería aeroespacial y mecánica; y Siyuan Zhang del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas.

Los investigadores esperan que su enfoque se utilice para restaurar las células dañadas por otros tipos de complicaciones del embarazo, como la preeclampsia. “En lugar de descartar las células madre”, dijo Hanjaya-Putra, “en el futuro, esperamos que los médicos puedan rejuvenecerlas y usarlas para regenerar el cuerpo. Por ejemplo, es posible que un bebé nacido prematuramente debido a la preeclampsia deba permanecer en la UCIN con un pulmón formado de manera imperfecta. Esperamos que nuestra tecnología pueda mejorar los resultados del desarrollo de este niño”.

Referencia: “Ingeniería de nanopartículas bioactivas para rejuvenecer las células progenitoras vasculares” por Loan Bui, Shanique Edwards, Eva Hall, Laura Alderfer, Kellen Round, Madeline Owen, Pietro Sainaghi, Siyuan Zhang, Prakash D. Nallathamby, Laura S. Haneline y Donny Hanjaya -Putra, 29 de junio de 2022, Biología de las Comunicaciones.
DOI: 10.1038/s42003-022-03578-4

El estudio fue financiado por la Iniciativa Avance de Nuestra Visión en Investigación de Células Madre de Notre Dame, la Iniciativa de Ciencia del Bienestar de Notre Dame, el Instituto de Ciencias Clínicas y Traslacionales de Indiana, la Asociación Estadounidense del Corazón y los Institutos Nacionales de Salud.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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