Un accidente automovilístico deja a un paciente anciano con lesiones musculares graves que no sanan. El tratamiento con células madre musculares de un donante podría restaurar el tejido dañado, pero los médicos no pueden administrarlo de manera efectiva. Un nuevo método puede ayudar a cambiar esto.
Los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia diseñaron una matriz molecular, un hidrogel, para administrar células madre musculares llamadas células satélite musculares MuSC directamente al tejido muscular lesionado en pacientes cuyos músculos no se regeneran bien. En experimentos de laboratorio en ratones,el hidrogel entregó con éxito MuSCs al tejido muscular envejecido y lesionado e impulsó el proceso de curación al tiempo que protegía a las células madre de reacciones inmunes severas.
El método también tuvo éxito en ratones con una deficiencia de tejido muscular que emulaba la distrofia muscular de Duchene, y si la investigación avanza, la nueva terapia de hidrogel podría algún día salvar la vida de las personas que padecen la enfermedad.
zona de guerra de inflamación
La simple inyección de células satélite musculares adicionales en el tejido dañado e inflamado ha demostrado ser ineficiente, en parte porque las células madre encuentran un sistema inmune en el camino de guerra.
"Cualquier lesión muscular va a atraer células inmunes. Por lo general, esto ayudaría a las células madre musculares a reparar el daño. Pero en los músculos envejecidos o distróficos, las células inmunes conducen a la liberación de muchos químicos tóxicos como las citocinas y los radicales libres que matan elnuevas células madre ", dijo Young Jang, profesor asistente en la Facultad de Ciencias Biológicas de Georgia Tech y uno de los principales investigadores del estudio.
Solo entre el 1 y el 20 por ciento de los MuSC inyectados llegan al tejido dañado, y los que lo hacen, llegan allí debilitados. Además, algunos daños en el tejido hacen que cualquier inyección sea inviable, por lo que se necesitan nuevas estrategias de administración.
"Nuestro nuevo hidrogel protege las células madre, que se multiplican y prosperan dentro de la matriz. El gel se aplica al músculo lesionado y las células se injertan en los tejidos y las ayudan a sanar", dijo Woojin Han, investigador postdoctoral en Georgia Tech'sEscuela de Ingeniería Mecánica y primer autor del artículo.
Han, Jang y Andres Garcia, el otro investigador principal del estudio, publicaron sus resultados el 15 de agosto de 2018 en la revista Avances científicos . El Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel de los Institutos Nacionales de Salud financió la investigación.
Hidrogel: redes acuosas
Los hidrogeles a menudo comienzan como soluciones a base de agua de componentes moleculares que se asemejan a cruces, y otros componentes que hacen que los extremos de los cruces se unan entre sí. Cuando los componentes se unen, se fusionan en redes moleculares suspendidas en agua, lo que resulta enUn material con la consistencia de un gel.
Si las células madre o un medicamento se mezclan en la solución, cuando se forma la red o matriz, atrapa el tratamiento para el parto y protege la carga útil de la muerte o la disipación en el cuerpo. Los investigadores pueden sintetizar hidrogeles de manera fácil y confiable y tambiénmodifíquelos a medida ajustando sus componentes, como hicieron los investigadores de Georgia Tech en este hidrogel.
"Atrapa físicamente las células satélite musculares en una red, pero las células también se agarran a los cierres químicos que diseñamos en la red", dijo Han.
Los pestillos añadidos de este hidrogel, que se unen con proteínas que sobresalen de las membranas de las células madre, no solo aumentan la adhesión de las células a la red, sino que también impiden que se suiciden. Las células madre tienden a suicidarse cuando se desprenden y se liberan.flotante.
Los componentes químicos y las células se mezclan en solución y luego se aplican al músculo lesionado, donde la mezcla se establece en un parche de matriz de gel que pega las células madre en su lugar. El gel es biocompatible y biodegradable.
"Las células madre siguen multiplicándose y prosperando en el gel después de su aplicación", dijo Jang. "Entonces el hidrogel se degrada y deja las células injertadas en el tejido muscular de la forma en que las células madre naturales normalmente lo serían".
Desglose de células madre
En pacientes más jóvenes y saludables, las células satélite musculares son parte del mecanismo de curación natural.
"Las células satélite musculares son células madre residentes en los músculos esqueléticos. Viven en hebras musculares como manchas, y son jugadores clave en la fabricación de tejido muscular nuevo", dijo Han.
"A medida que envejecemos, perdemos masa muscular y la cantidad de células satélite también disminuye. Las que quedan se debilitan. Es un doble golpe", dijo Jang. "A una edad muy avanzada, un paciente deja de regenerar músculoen total."
"Con este sistema que diseñamos, creemos que podemos introducir células de donantes para mejorar el mecanismo de reparación en pacientes mayores lesionados", dijo Han. "También queremos que esto funcione en pacientes con distrofia muscular de Duchene".
"La distrofia muscular de Duchene es sorprendentemente frecuente", dijo Jang. "Aproximadamente 1 de cada 3,500 niños la padecen. Eventualmente tienen defectos respiratorios que conducen a la muerte, por lo que esperamos poder usar esto para reconstruir sus músculos del diafragma".
Si el método va a ensayos clínicos, los investigadores probablemente tendrán que trabajar en torno al potencial de rechazo de células donantes en pacientes humanos.
Los siguientes investigadores fueron coautores del artículo: Shannon Anderson, Mahir Mohiuddin, Shadi Nakhai y Eunjung Shin de Georgia Tech; Isabel Freitas Amaral y Ana Paula Pêgo de la Universidad de Oporto en Portugal, y Daniela Barros de Georgia Tech y la Universidadde Oporto. La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel de los Institutos Nacionales de Salud premios # R21AR072287 y R01AR062368. Las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son de los autores yno necesariamente reflejan puntos de vista de los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por Ben Brumfield. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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