Utilizando la tecnología de tejido virtual, los investigadores de la Universidad de Indiana han identificado un nuevo objetivo farmacológico potencial en la lucha contra la poliquistosis renal, una enfermedad sin un tratamiento eficaz aprobado por la FDA que afecta a 200.000 personas al año en los Estados Unidos.
El estudio aparece en la revista Biología molecular de la célula . Revela que los errores en cómo las células se unen dan lugar a dos formas de quistes renales.
Estos quistes pueden hacer que un riñón adulto, normalmente del tamaño de un puño y que pese menos de una libra, crezca hasta el tamaño de una pelota de fútbol que pesa de 20 a 30 libras. Actualmente, solo la diálisis o un trasplante de riñón puedenretrasar la muerte por la enfermedad.
"Este es el primer estudio que muestra los comportamientos celulares reales causados por mutaciones en genes relacionados causalmente con la poliquistosis renal, un nuevo paso importante en el camino hacia el tratamiento", dijo el Dr. Robert L. Bacallao, profesor asociado de medicina enla Facultad de Medicina de IU en Indianápolis.
La tecnología utilizada en el estudio fue desarrollada por el Biocomplexity Institute de la Facultad de Informática y Computación de IU, dirigido por James A. Glazier, profesor del Departamento de Ingeniería de Sistemas Inteligentes de IU Bloomington. Julio Belmonte y Sherry G. Clendenon de laBiocomplexity Institute son los autores principales del artículo.
"No muchos investigadores médicos están empleando la tecnología de tejido virtual", dijo Glazier. "La mayoría de los investigadores que usan estas simulaciones se dedican a la ciencia básica. Por lo tanto, es extremadamente emocionante aplicar la tecnología a la investigación dirigida a identificar objetivos de medicamentos para ayudar a las personas que sufrende una enfermedad específica. "
Para realizar el estudio, el equipo de Glazier tomó datos de la investigación médica de Bacallao para desarrollar una nefrona virtual, la unidad funcional central con forma de tubo del riñón, utilizando un programa de software de código abierto. El programa, denominado CompuCell3D, fue desarrolladopor Maciej Swat del Biocomplexity Institute, quien también es coautor del artículo. El modelo informático simuló la actividad celular desencadenada por mutaciones en PKD1 y PKD2, los genes implicados en la poliquistosis renal.
Las simulaciones revelaron que dos tipos de cambios en las células de estas nefronas pueden dar como resultado quistes, ambos relacionados con la forma en que las células se unen. Las células pueden fallar en adherirse lo suficiente, lo que se conoce como adhesión celular reducida, o pueden permanecer juntas normalmente.pero no responder de la manera correcta a ese contacto, lo que se conoce como pérdida de inhibición del contacto.
Los quistes que resultaron de la adhesión celular reducida tenían forma de hongo, con un tallo y una tapa que comprendía la mayor parte del quiste. Los quistes que resultaban de la pérdida de inhibición por contacto proliferaron como placas a lo largo de las paredes de la nefrona, luego se pandearon para formarquistes "desorganizados". Ambos tipos de crecimiento se pueden ver en animaciones de video generadas por el software CompuCell3D.
Después de ejecutar las simulaciones en IU Bloomington, Bacallao confirmó las predicciones de crecimiento del quiste observadas en los quistes virtuales en experimentos con células humanas reales cultivadas a partir de riñones poliquísticos de pacientes de la Facultad de Medicina de IU.
"Las predicciones de la computadora fueron absolutamente correctas", dijo Bacallao, quien estimó que los mismos experimentos, que tomaron varias semanas, habrían requerido de 10 a 20 años para realizarse en ratones.
El estudio también es el primero en confirmar la existencia de dos tipos de quistes en la enfermedad renal poliquística. La única referencia previa a dos tipos de quistes apareció en una descripción en gran parte olvidada de la disección de riñones poliquísticos en 1972, dijo Bacallao.
"Ahora que sabemos que estamos viendo dos tipos diferentes de quiste que se desarrollan de dos formas diferentes, refinaremos el modelo informático para identificar las señales moleculares específicas que conducen a cada tipo de quiste", dijo Glazier.este modo de acción es un paso clave para encontrar un tratamiento farmacológico para retrasar o prevenir el desarrollo del quiste ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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