En medicina regenerativa, un tratamiento ideal para los pacientes cuyos músculos están dañados por la falta de oxígeno sería revitalizarlos con una inyección de sus propias células madre.

En un nuevo estudio publicado en la revista ACS Nano , Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign demostraron que los "nanoestimuladores" —nanopartículas sembradas con una molécula que el cuerpo produce naturalmente para estimular a las células madre a curar las heridas— pueden aumentar los poderes regenerativos de las células madre en una extremidad específica en ratones.

"Queríamos utilizar las funciones naturales de las células madre y los factores estimulantes para abordar la isquemia muscular localmente, "dijo el líder del estudio Hyunjoon Kong, Profesor Robert W. Schafer de Ingeniería Química y Biomolecular en Illinois.

Isquemia muscular o daño en el músculo debido a un suministro limitado de oxígeno o sangre, puede resultar de múltiples causas, como una lesión en una extremidad o una enfermedad de las arterias periféricas. Se sabe que las células madre derivadas del tejido graso del propio paciente producen factores que impulsan el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos en el músculo dañado. restaurar oxígeno y nutrientes, y modular la inflamación en los tejidos dañados. Sin embargo, Los experimentos in vivo han mostrado beneficios limitados, ya que la actividad de las células madre parece disminuir después de la inyección en el músculo.

Una molécula producida naturalmente en el cuerpo llamada factor de necrosis tumoral alfa puede estimular a las células madre a secretar más de los factores deseados. Otros estudios han intentado incubar las células con TNF-alfa antes de la inyección, pero los efectos se desvanecen rápidamente, Kong dijo.

El equipo de Illinois decidió intentar conectar el TNF-alfa directamente a las células madre, creando nanoestimuladores:nanopartículas mezcladas con TNF-alfa. Las nanopartículas se unen a un receptor en la superficie de las células madre, proporcionando localizados, Entrega dirigida y extendida de TNF-alfa.

"El beneficio principal de las células madre para la regeneración de tejidos no es necesariamente la capacidad de las células para reemplazar el tejido perdido, sino para liberar factores de crecimiento beneficiosos y citocinas que ayudan en el proceso, "dijo la coautora del estudio, Marni Boppart, profesor de kinesiología y salud comunitaria. "Los nanoestimuladores permiten que las células liberen los factores beneficiosos por más tiempo de lo que lo harían de otra manera. Esto proporciona una ventaja significativa, particularmente cuando las células se trasplantan a lesionados, tejidos enfermos o envejecidos ".

Los investigadores probaron su enfoque en ratones con isquemia inducida quirúrgicamente en una de sus patas traseras. Aislaron las células madre del tejido graso, los mezcló con los nanoestimuladores y los inyectó localmente en las patas afectadas de los ratones.

Los investigadores observaron un aumento del flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno en las piernas isquémicas. También fueron testigos de mejoras en la movilidad:los ratones tratados podían caminar distancias más largas y sus piernas eran más fuertes.

"Proponemos que este método es mejor que los métodos que requieren un preacondicionamiento químico, que puede afectar la viabilidad de las células madre, requieren 24 horas o más de cultivo y tienen efectos por tiempo limitado, ", Dijo Kong." Nuestra idea es recolectar tejido adiposo en la sala de operaciones, separar las células madre, mezclar los nanoestimuadores y reinyectarlos al paciente, todo en un solo procedimiento ".

Los investigadores advierten que es necesario seguir trabajando para optimizar las condiciones para la recolección y preparación de células madre. y estudiar los efectos a más largo plazo.

"La enfermedad de las arterias periféricas puede causar un dolor debilitante y una discapacidad a largo plazo. Desafortunadamente, no existen tratamientos consistentemente efectivos para esta condición, "Boppart dijo." Este estudio es importante porque demuestra la capacidad de las células madre modificadas para tratar eficazmente la EAP en un modelo preclínico, lo que representa un paso más hacia el alivio del dolor en los seres humanos ".