Dentro del cordón umbilical de un recién nacido se encuentran células madre que pueden salvar vidas y que pueden usarse para combatir enfermedades como el linfoma y la leucemia. Es por eso que muchos padres primerizos eligen almacenar ("bancarizar") la sangre del cordón umbilical rica en células madre de sus bebés. Pero en el 6-15% de los embarazos afectados por diabetes gestacional, los padres carecen de esta opción porque la afección daña las células madre y las inutiliza.

Ahora, en un estudio que se publicará próximamente en Communications Biology , bioingenieros de la Universidad de Notre Dame han demostrado que una nueva estrategia puede restaurar las células madre dañadas y permitirles desarrollar nuevos tejidos nuevamente.

En el corazón de este nuevo enfoque se encuentran nanopartículas especialmente diseñadas. Con solo 150 nanómetros de diámetro, aproximadamente una cuarta parte del tamaño de un glóbulo rojo, cada nanopartícula esférica puede almacenar medicamentos y entregarlos solo a las propias células madre uniéndose directamente a la superficie de las células madre. Debido a su formulación especial o "sintonización", las partículas liberan el medicamento lentamente, lo que lo hace altamente efectivo incluso en dosis muy bajas.

Donny Hanjaya-Putra, profesor asistente de ingeniería aeroespacial y mecánica en el programa de posgrado en bioingeniería de Notre Dame, quien dirige el laboratorio donde se realizó el estudio, describió el proceso mediante una analogía. "Cada célula madre es como un soldado. Es inteligente y eficaz; sabe adónde ir y qué hacer. Pero los 'soldados' con los que trabajamos están heridos y débiles. Al proporcionarles esta 'mochila' de nanopartículas, les están dando lo que necesitan para volver a trabajar con eficacia".

La prueba principal para las nuevas células madre equipadas con "mochila" fue si podían o no formar nuevos tejidos. Hanjaya-Putra y su equipo probaron las células dañadas sin "mochilas" y observaron que se movían lentamente y formaban tejidos imperfectos. Pero cuando Hanjaya-Putra y su equipo aplicaron "mochilas", las células madre previamente dañadas comenzaron a formar nuevos vasos sanguíneos, tanto cuando se insertaron en polímeros sintéticos como cuando se implantaron debajo de la piel de ratones de laboratorio, dos entornos destinados a simular las condiciones del cuerpo humano. .

Aunque pueden pasar años antes de que esta nueva técnica llegue a los entornos de atención médica reales, Hanjaya-Putra explicó que tiene el camino más claro de todos los métodos desarrollados hasta ahora. "Los métodos que implican inyectar el medicamento directamente en el torrente sanguíneo conllevan muchos riesgos y efectos secundarios no deseados", dijo Hanjaya-Putra. Además, los nuevos métodos como la edición de genes se enfrentan a un largo camino hasta la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Pero la técnica de Hanjaya-Putra utilizó solo métodos y materiales ya aprobados para entornos clínicos por la FDA.

Hanjaya-Putra atribuyó el éxito del estudio a un grupo de investigadores altamente interdisciplinario. "Esta fue una colaboración entre ingeniería química, ingeniería mecánica, biología y medicina, y siempre encuentro que la mejor ciencia ocurre en la intersección de varios campos diferentes".

El autor principal del estudio fue el ex estudiante de posdoctorado de Notre Dame, Loan Bui, ahora miembro de la facultad de la Universidad de Dayton en Ohio; la bióloga de células madre Laura S. Haneline y la ex becaria postdoctoral Shanique Edwards de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana; Eva Hall y Laura Alderfer, estudiantes de doctorado en bioingeniería de Notre Dame; los estudiantes universitarios de Notre Dame Pietro Sainaghi, Kellen Round y la valedictorian 2021 Madeline Owen; Prakash Nallathamby, profesor asistente de investigación, ingeniería aeroespacial y mecánica; y Siyuan Zhang del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas.

Los investigadores esperan que su enfoque se utilice para restaurar las células dañadas por otros tipos de complicaciones del embarazo, como la preeclampsia. "En lugar de descartar las células madre", dijo Hanjaya-Putra, "en el futuro esperamos que los médicos puedan rejuvenecerlas y usarlas para regenerar el cuerpo. Por ejemplo, un bebé que nace prematuramente debido a la preeclampsia puede tener que permanecer en la UCIN con un pulmón formado de manera imperfecta. Esperamos que nuestra tecnología pueda mejorar los resultados del desarrollo de este niño". + Explora más

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