Un equipo de investigación dirigido por médicos e ingenieros biomoleculares de UCLA ha demostrado un material terapéutico que algún día podría promover una mejor regeneración de tejidos después de una herida o un derrame cerebral.

Durante el proceso de curación típico del cuerpo, cuando los tejidos como la piel están dañados, el cuerpo produce células de reemplazo. Las integrinas son una clase de proteínas que son importantes en los procesos celulares críticos para la creación de tejido nuevo. Uno de los procesos es la adhesión celular, cuando las nuevas células se "adhieren" a los materiales entre las células, llamada matriz extracelular. Otro es la migración celular, donde en la superficie de la celda, las integrinas ayudan a "tirar" de la célula a través de la matriz extracelular para mover las células a su lugar. Sin embargo, estos procesos no ocurren en el tejido cerebral que se ha dañado durante un accidente cerebrovascular. Es por eso que los científicos están tratando de desarrollar materiales terapéuticos que puedan promover esta forma de curación.

El material inyectable similar a un gel, que se llama hidrogel, que los investigadores de UCLA desarrollaron ayuda a este proceso de reparación al formar un andamio dentro de la herida que actúa como una matriz extracelular artificial, y el tejido nuevo crece alrededor de eso.

Usar un gel inyectable no es nuevo, pero los andamios de gel anteriores dieron como resultado vasos sanguíneos débiles en el tejido recién formado. Los nuevos hallazgos, publicado en Materiales de la naturaleza , muestran que cuando el andamio contiene una molécula de unión a integrina específica, los nuevos vasos sanguíneos que se forman son más fuertes.

"El andamio de gel inyectable es como un enrejado de jardín en el que las plantas crecen, "dijo Tatiana Segura, profesor de ingeniería química y biomolecular, bioingeniería y dermatología, quien dirigió la investigación. "Por sí mismo, eso es bueno, ya que el tejido nuevo entrante tiene algo que respalda su crecimiento. Este nuevo material es similar a un enrejado con un fertilizante muy específico para ayudar a que la planta crezca sana y fuerte".

Incluso combinando geles con una proteína que promueve la formación de vasos sanguíneos, como el factor de crecimiento endotelial vascular, conocido como VEGF, los vasos sanguíneos en el tejido nuevo dentro del andamio tienden a tener fugas y también tienden a agruparse demasiado juntos.

Para superar esto, los investigadores analizaron más a fondo cómo las moléculas de unión a integrinas interactuaban con el gel y cómo estas moléculas influían en el crecimiento de los vasos sanguíneos.

Probaron dos tipos de andamios con diferentes moléculas de unión a integrinas. Ambos andamios también contenían la proteína VEGF. Descubrieron que uno de los andamios, que se unía a la integrina conocida como "α3 / α5β1", funcionaba muy bien. Dirigió una mayor calidad de reparación y regeneración de los vasos sanguíneos. Además, encontraron que los andamios de unión α3 / α5β1 también guiaban la forma del vaso sanguíneo, un proceso llamado señalización morfogénica.

El otro andamio de unión a integrinas que probaron todavía tenía problemas con los vasos sanguíneos con fugas y aglutinantes.

"Más allá del soporte estructural para nuevos tejidos y vasos sanguíneos, la adición de moléculas de unión a integrinas específicas para α3 / α5β1, le dice al tejido circundante que desarrolle vasos sanguíneos que sean fuertes y bien definidos en comparación con otro que probamos, donde los vasos sanguíneos nuevos eran propensos a gotear y a aglutinarse demasiado juntos, "Dijo Segura.

El autor principal de la investigación fue Shuoran Li, un doctorado de UCLA 2017 que fue asesorado por Segura. Los colaboradores también incluyen al Dr. Thomas Carmichael, neurólogo y neurocientífico de la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA y Thomas Barker, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Virginia.

En este trabajo reciente, Los investigadores demostraron que la unión de la integrina puede dictar la estructura de los vasos sanguíneos in vitro con el andamio de unión a α3 / α5β1, lo que da como resultado redes extensas que se conectan con las ramas de los vasos sanguíneos existentes. Luego, los investigadores usaron los mismos andamios α3 / α5β1 en ratones y vieron que se formaban vasos sanguíneos que tenían menos fugas después del accidente cerebrovascular.

El siguiente paso, los investigadores dijeron, estaría utilizando moléculas de unión a integrinas con otras tecnologías de hidrogel que se han mostrado prometedoras para la recuperación funcional a largo plazo después de un accidente cerebrovascular, pero en el que los vasos sanguíneos recién crecidos no eran robustos.

"Actualmente no existe una terapia que promueva la reparación y recuperación del cerebro después de un accidente cerebrovascular, ", Dijo Carmichael." Todas las terapias en el accidente cerebrovascular se centran en el bloqueo inicial en los vasos sanguíneos del cerebro que conducen al accidente cerebrovascular. Esto significa que el accidente cerebrovascular es la causa más común de discapacidad en los adultos. Esta investigación es emocionante porque muestra una forma viable de transformar el tejido muerto y cicatrizado en un accidente cerebrovascular mediante el crecimiento de vasos sanguíneos nuevos y bien formados en el área del accidente cerebrovascular ".

Segura y colaboradores han trabajado en biomateriales para la reparación de tejidos que incluyen, un gel inyectable (distinto de esta investigación actual) y más recientemente, trabajo que mostró que el gel podría reducir la inflamación y promover la migración de células progenitoras neurales al sitio del accidente cerebrovascular.