(Noticias de Nanowerk) El cordón umbilical de un recién nacido puede albergar células madre que salvan vidas y que pueden usarse para combatir enfermedades como el linfoma y la leucemia. Por esta razón, muchos padres primerizos optan por almacenar («bancarizar») la sangre del cordón umbilical rica en células madre de sus hijos. Sin embargo, en el 6 al 15 por ciento de los embarazos afectados por diabetes gestacional, los padres no tienen esta oportunidad porque la enfermedad daña las células madre y las inutiliza.
Ahora, en un estudio en biología de la comunicación («Ingeniería de nanopartículas bioactivas para rejuvenecer las células progenitoras vasculares»), bioingenieros de la Universidad de Notre Dame han demostrado que una nueva estrategia puede reparar las células madre dañadas y permitirles desarrollar nuevos tejidos nuevamente.
En el corazón de este nuevo enfoque se encuentran nanopartículas especialmente diseñadas. Con un diámetro de solo 150 nanómetros, aproximadamente una cuarta parte del tamaño de un glóbulo rojo, cada nanopartícula esférica es capaz de almacenar medicamentos y entregarlos directamente a las propias células madre uniéndose directamente a la superficie de la célula madre. Debido a su especial formulación o «tuning», las partículas liberan lentamente el fármaco, haciéndolo altamente eficaz incluso a dosis muy bajas.
Donny Hanjaya-Putra, profesor asistente de ingeniería aeroespacial y mecánica en el programa de posgrado en bioingeniería en Notre Dame, quien dirige el laboratorio donde se realizó el estudio, describió el proceso usando una analogía. “Cada célula madre es como un soldado. Es inteligente y efectivo; sabe adónde ir y qué hacer. Pero los «soldados» con los que trabajamos están heridos y débiles. Al proporcionarles esta ‘mochila’ de nanopartículas, les estamos dando lo que necesitan para volver a trabajar de manera efectiva”.
La prueba principal para las nuevas células madre con punta de «mochila» fue si podían o no formar tejido nuevo. 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 se pusieron «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 que simulan las condiciones del cuerpo humano.
Aunque pueden pasar años antes de que esta nueva técnica llegue a la atención médica real, Hanjaya-Putra afirmó que tiene el camino más claro de cualquier método desarrollado hasta la fecha. «Los métodos que implican inyectar el fármaco 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, tienen un largo camino por recorrer antes de que puedan ser aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Sin embargo, la técnica Hanjaya-Putra solo utilizó métodos y materiales que ya habían sido aprobados por la FDA para aplicaciones clínicas.
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 proviene de la intersección de varios campos diferentes».
El autor principal del estudio fue el ex becario postdoctoral 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 de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana, Shanique Edwards; Eva Hall y Laura Alderfer, estudiantes de doctorado en Bioingeniería de Notre Dame; los estudiantes de Notre Dame Pietro Sainaghi, Kellen Round y Madeline Owen, lo mejor de la clase de 2021; 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, «esperamos que en el futuro, los médicos puedan rejuvenecerlas y usarlas para regenerar el cuerpo». Por ejemplo, un bebé que nace prematuramente debido a la preeclampsia puede necesitar permanecer en la UCIN con un pulmón formado de manera imperfecta. Esperamos que nuestra tecnología pueda mejorar los resultados del desarrollo de este niño».
