Los investigadores de Johns Hopkins han ideado una forma de detectar si las células trasplantadas previamente a un animal vivo están vivas o muertas. una innovación que, según ellos, probablemente acelerará el desarrollo de terapias de reemplazo celular para afecciones como la insuficiencia hepática y la diabetes tipo 1. Como se informó en la edición de marzo de Materiales de la naturaleza , El estudio utilizó sensores de pH a nanoescala y máquinas de imágenes por resonancia magnética (IRM) para determinar si las células hepáticas inyectadas en ratones sobrevivieron con el tiempo.

"Esta tecnología tiene el potencial de convertir el cuerpo humano en menos de una caja negra y decirnos si las células trasplantadas todavía están vivas". "dice Mike McMahon, Doctor., profesor asociado de radiología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins que supervisó el estudio. "Esa información será invaluable para ajustar las terapias".

Los avances de la medicina regenerativa dependen de medios fiables para reemplazar las células dañadas o faltantes, como inyectar células pancreáticas en personas con diabetes cuyas propias células no producen suficiente insulina. Para proteger las células trasplantadas del sistema inmunológico, al tiempo que permite el libre flujo de nutrientes e insulina entre las células y el cuerpo, se pueden envolver en membranas blandas de hidrogel antes del trasplante. Pero, explica McMahon, "una vez que colocas las celdas, realmente no tienes idea de cuánto tiempo sobreviven ". Estas células trasplantadas eventualmente dejan de funcionar en la mayoría de los pacientes, que debe volver a tomar insulina. En ese punto, los médicos solo pueden asumir que las células han muerto, pero no saben cuándo ni por qué, dice McMahon.

Con ese problema en mente, El grupo de McMahon, que se especializa en métodos para detectar cambios químicos, colaboró ​​con el grupo de investigación encabezado por Jeff Bulte, Doctor., el director de imagenología celular del Instituto Hopkins de Ingeniería Celular. El grupo de Bulte diseña formas de rastrear las células implantadas a través del cuerpo mediante resonancia magnética. Dirigido por el investigador Kannie Chan, Doctor., el equipo ideó un extremadamente pequeño, o nanoescala, sensor lleno de L-arginina, un complemento nutricional que responde químicamente a los pequeños cambios de acidez (pH) provocados por la muerte de las células cercanas. Los cambios en la acidez a su vez desencadenarían cambios en las moléculas sensoras incrustadas en la fina capa de grasa que forma el exterior de la nanopartícula. emitiendo una señal que podría ser detectada por resonancia magnética.

Para probar cómo funcionarían estos nanosensores en un cuerpo vivo, el equipo los cargó en esferas de hidrogel junto con células hepáticas, una terapia potencial para pacientes con insuficiencia hepática, y otro sensor que emite luz bioluminiscente solo mientras las células están vivas. Las esferas se inyectaron justo debajo de la piel de los ratones. Como lo confirma la señal luminosa, la resonancia magnética detectó con precisión dónde estaban las células en el cuerpo y qué proporción aún estaban vivas. (Dichos indicadores luminosos no se pueden usar para rastrear células en humanos porque nuestros cuerpos son demasiado grandes para que las señales visibles pasen, pero estos indicadores permitieron al equipo verificar si los nanosensores de resonancia magnética estaban funcionando correctamente en los ratones).

"Fue emocionante ver que esto funciona tan bien en un cuerpo vivo, ", Dice Chan. El equipo espera que debido a que los componentes del sistema, la membrana de hidrogel, moléculas de grasa, y L-arginina:son seguras para los seres humanos, adaptar su descubrimiento para uso clínico resultará relativamente sencillo. "Esto debería eliminar muchas conjeturas del trasplante de células al permitir que los médicos vean si las células sobreviven, y si no, cuando mueran, ", Dice Chan." De esa forma, podrán averiguar qué está matando a las células, y cómo prevenirlo ".

Las aplicaciones potenciales de los sensores no se limitan a las células dentro de las cápsulas de hidrogel, Notas Bulte. "Estas nanopartículas funcionarían fuera de las cápsulas, y podrían combinarse con muchos tipos diferentes de células. Por ejemplo, Pueden usarse para ver si las células tumorales están muriendo en respuesta a la quimioterapia. " él dice.