Las lesiones de la médula espinal no se curan como cortes o huesos rotos. ¿Por qué? Parte de la razón es la formación de tejido cicatricial que actúa como una barrera química y física para la regeneración nerviosa.
Se sabe que una proteína, condroitinasa ABC ChABC para abreviar descompone estas cicatrices y permite que el tejido nervioso dañado sane. Pero para ser eficaz, la proteína debe permanecer alrededor del sitio de la cicatriz durante un largo período de tiempo, al igual quesiempre y cuando los nervios dañados vuelvan a crecer.
"En este momento, la forma en que los investigadores usan condroitinasa ABC es haciendo infusiones a largo plazo con un catéter en la médula espinal o administrando múltiples inyecciones", dice la Dra. Malgosia Pakulska. "Si pudiéramos diseñar un sistema para liberar ChABCdurante un período de tiempo más largo, podríamos ofrecer un tratamiento único más eficaz ". Esto es cierto para muchas de las terapias proteicas que se están investigando hoy en día para una variedad de aplicaciones médicas, desde la diabetes hasta el accidente cerebrovascular.
Los medicamentos de liberación prolongada son un concepto familiar; podemos comprar versiones de analgésicos de acción rápida o lenta en la farmacia. Pero las mismas técnicas que funcionan para moléculas pequeñas, como encerrarlas en pequeñas cápsulas degradables o 'microesferas', no siempre funcionan para las proteínas: el recubrimiento puede hacer que pierdan sus formas únicas, que son la clave de su función.
Para que las proteínas funcionen en el tratamiento de afecciones que van desde la degeneración macular hasta las enfermedades cardíacas, necesitamos nuevos métodos para lograr que esas proteínas permanezcan en el sitio de tratamiento durante el tiempo que sean necesarias, sin dañar su estructura.
Para ChABC, Pakulska aprovechó una técnica emergente llamada liberación controlada por afinidad. Mezclando ChABC en un hidrogel, un material gelatinoso que se puede inyectar en el sitio de la lesión, e incluyendo una molécula quepuede unirse reversiblemente a ChABC, puede retardar su liberación.
"Piense en el hidrogel como un pasillo con una alfombra de velcro", explica Pakulska. "Tú eres la proteína y estás usando calcetines de velcro. Aún puedes caminar por el pasillo, pero vas más despacio, porquecon cada paso tienes que 'atar' y 'desatar' del piso ".
El cuello de botella en el diseño de tales sistemas es encontrar un socio de unión apropiado para su proteína de interés. Pakulska y la profesora universitaria Molly Shoichet, del Departamento de Ingeniería Química y Química Aplicada y el Instituto de Biomateriales e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Toronto,han descrito las mejores técnicas para descubrir moléculas que se unirán a proteínas terapéuticas prometedoras, eliminando potencialmente este cuello de botella.
Su artículo de revisión se publica hoy en la revista ciencia .
Pakulska espera que este trabajo provoque el descubrimiento de muchos nuevos socios de unión para proteínas prometedoras.
"En este momento, estamos limitados a usar proteínas y compañeros de unión que se producen de forma natural", dice. "En el futuro, espero que esto nos permita diseñar tratamientos mucho más personalizados; por ejemplo, podríamos decir:'Quiero un perfil de lanzamiento de siete días, así que usaré este socio vinculante en particular' ".
"Este artículo es particularmente interesante ya que demuestra cómo se pueden utilizar campos dispares de la biología computacional y la ingeniería de anticuerpos para resolver grandes problemas en la entrega de proteínas", dice Shoichet. "Esto tendrá un gran atractivo en la diversidad de enfermedades donde la entrega sigue siendo unobstáculo significativo para lograr la eficacia. La liberación por afinidad nos permite lograr una liberación sostenida, mientras se mantiene la actividad del terapéutico, algo que continúa desafiando a la comunidad ".
Habiendo completado su doctorado en el Shoichet Lab en 2015, Pakulska es ahora gerente de proyectos de Medicine by Design, un centro líder en medicina regenerativa en la Universidad de Toronto. Shoichet es uno de sus principales investigadores y líder de Tissue by DesignEste trabajo lo llevaron a cabo en colaboración con el Dr. Shane Miersch del Departamento de Genética Molecular de la Universidad de Toronto.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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