De muchas maneras, las células madre son las divas del mundo biológico. Por un lado, Estos cambiaformas naturales pueden transformarse en prácticamente cualquier tipo de célula del cuerpo. En ese sentido, tienen la promesa de poder curar enfermedades que van desde lesiones de la médula espinal hasta cánceres.

Por otra parte, dijo la profesora asociada de ciencia e ingeniería de materiales Sarah Heilshorn, Células madre, como divas, también son volubles y difíciles de trabajar.

"Simplemente no sabemos cómo cultivar de manera eficiente y eficaz cantidades masivas de células madre y mantenerlas en su estado regenerativo, ", Dijo Heilshorn. Esto nos ha impedido hacer más progresos en la creación de terapias".

Hasta ahora, es decir. En un artículo reciente en Materiales de la naturaleza , Heilshorn describió una solución a los desafíos duales de cultivar y preservar las células madre neurales en un estado en el que todavía pueden madurar en muchos tipos de células diferentes. El primer desafío es que el cultivo de células madre en cantidad requiere espacio. Como la agricultura tradicional, es un asunto bidimensional. Si quieres más trigo maíz o células madre, necesita más superficie. Cultivo de células madre, por lo tanto, requiere una gran cantidad de espacio de laboratorio relativamente caro, sin mencionar la energía y los nutrientes necesarios para lograrlo.

El segundo desafío es que una vez que se han dividido muchas veces en una placa de laboratorio, las células madre no permanecen fácilmente en el estado ideal de preparación para convertirse en otros tipos de células. Los investigadores se refieren a esta cualidad como "troncalidad". Heilshorn descubrió que para las células madre neurales con las que estaba trabajando, El mantenimiento de la madre de las células requiere que las células se toquen.

El equipo de Heilshorn estaba trabajando con un tipo particular de célula madre que madura en neuronas y otras células del sistema nervioso. Estos tipos de células, si se produce en cantidades suficientes, podría generar terapias para reparar lesiones de la médula espinal, contrarrestar la lesión cerebral traumática o curar algunos de los trastornos degenerativos más graves del sistema nervioso, como las enfermedades de Parkinson y Huntington.

Buscando la raíz

La solución de Heilshorn implica el uso de mejores materiales para cultivar células madre. Su laboratorio ha desarrollado nuevos geles a base de polímeros que permiten que las células crezcan en tres dimensiones en lugar de dos. Este nuevo proceso 3-D ocupa menos del 1 por ciento del espacio de laboratorio requerido por las técnicas actuales de cultivo de células madre. Y debido a que las células son tan pequeñas, la pila de gel 3-D tiene solo un milímetro de alto, aproximadamente del grosor de una moneda de diez centavos.

"Para una cultura 3-D, solo necesitamos una parcela de 4 pulgadas por 4 pulgadas de espacio de laboratorio, o alrededor de 16 pulgadas cuadradas. Una cultura 2-D requiere una parcela de cuatro pies por cuatro pies, o alrededor de 16 pies cuadrados, "más de 100 veces el espacio, según el primer autor Chris Madl, un reciente doctorado en bioingeniería del laboratorio de Heilshorn

Además del enorme ahorro de espacio en el laboratorio, el nuevo proceso demanda menos nutrientes y menos energía, así como.

Los geles que desarrolló el equipo permiten que las células madre remodelen las moléculas largas y mantengan el contacto físico entre sí para preservar los canales de comunicación críticos entre las células.

"El simple acto de tocar es clave para la comunicación entre las células madre y para mantener la madre. Si las células madre no pueden remodelar los geles, no pueden tocarse el uno al otro, "Madl explicó.

"Las células madre no mueren exactamente si no se pueden tocar, pero pierden esa capacidad de regeneración que realmente necesitamos para el éxito terapéutico, "Añadió Heilshorn.

Resultados sorprendentes

Esta necesidad de que las células madre neurales remodelen su entorno difiere de lo que Heilshorn ha encontrado al trabajar con otros tipos de células madre. Para esas celdas, es la rigidez de los geles, no la capacidad de remodelación, el factor clave para mantener el tallo. Es como si para estos otros tipos de células madre, los geles deben imitar la rigidez del tejido en el que eventualmente se trasplantarán las células. No es así con los progenitores neuronales, dijo Heilshorn.

"La madre de las células neuronales no es sensible a la rigidez y eso fue una gran sorpresa para nosotros, " ella dijo.

El resultado fue tan sorprendente e inesperado que Heilshorn, en primer lugar, no creía en sus propios resultados. El laboratorio terminó probando tres geles completamente diferentes para ver si su conclusión se mantenía. un paso suplementario inusual en este tipo de investigación. Con cada nuevo material, vieron que las que podían ser remodeladas producían células madre de calidad; los que no se pudieron remodelar tuvieron un efecto negativo sobre el tallo.

El siguiente paso en la agenda de investigación de Heilshorn es crear geles que puedan inyectarse directamente en el cuerpo desde la placa de laboratorio. Las posibilidades la hacen volver a sentirse optimista acerca de las terapias con células madre. Por un tiempo, ella dijo, se sentía como si el campo hubiera chocado contra una pared, ya que el entusiasmo inicial por la regeneración dio paso a resultados poco inspiradores en la clínica. Con su nuevo hallazgo ella dijo, parece que hay cosas nuevas a la vuelta de la esquina.

"Existe esta convergencia de conocimientos biológicos y principios de ingeniería en la investigación con células madre que me hace tener la esperanza de que finalmente podamos resolver algunos problemas importantes". " ella dijo.