Ciencia de
Polímeros: Medicina Regenerativa
Los
investigadores actualmente están buscando formas de curar un corazón "roto".
Las enfermedades cardiovasculares, como los infartos de miocardio (o ataques cardíacos), son la principal
causa de muerte a nivel mundial. Si bien los avances médicos han reducido
el riesgo de morir durante un ataque cardíaco, los cambios estructurales y el
daño al corazón causado por la muerte por cardiomiocitos durante un ataque
pueden conducir a una posible insuficiencia cardíaca. Por lo tanto, el
objetivo de la reparación posterior al infarto de miocardio no es solo
minimizar este daño a largo plazo, sino también regenerar células miocárdicas
nuevas y funcionales.
La mayoría
de las terapias de infarto posmiocárdico utilizan trombólisis inducida por
fármacos (eliminación de coágulos sanguíneos) e intervenciones asistidas por
stent, que no son curativas. En realidad, la regeneración de miocardio
dañado sigue siendo un desafío.
Las
terapias basadas en células, que se basan en células madre trasplantadas para
estimular la formación natural de nuevas células sanguíneas y la reparación
cardíaca, han demostrado ser prometedoras para ayudar a la
recuperación. Sin embargo, la baja retención de células madre
trasplantadas como resultado del estrés del ciclo constante generado en el
corazón que late presenta un obstáculo único en el desarrollo de estrategias
regenerativas de post infarto de miocardio.
Para
responder a este desafío, un equipo de investigadores de Corea del Sur y
Estados Unidos ha diseñado un parche extensible hecho de
una matriz extracelular derivada de células (ECM), que se
puede utilizar para mejorar la adhesión de las células madre y facilitar la
recuperación.
El trabajo
previo en esta área ha utilizado polímeros sintéticos, que ofrecen estabilidad
mecánica pero carecen de señales celulares. Las estrategias alternativas
han utilizado materiales basados en
materiales celulares naturales; sin embargo, su fragilidad hace que su aplicación en entornos dinámicos,
como el corazón, sea bastante difícil.
"Llevamos más de siete años
estudiando la matriz extracelular derivada de células (MDL)", dice Kwideok Park, profesor del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea y
autor correspondiente de este estudio. "[Hemos
confirmado previamente] [el potencial de CDM] en la adhesión celular, la
diferenciación e incluso la angiogénesis. [Por lo tanto] buscamos
demostrar su extensibilidad al integrarlo con biomateriales con fines de
traducción, porque el propio MDL es muy frágil y muy pobre en el manejo".
En el
estudio actual, el equipo buscó desarrollar una plataforma ECM basada en
células elásticas, en la que la matriz se estampa en un hidrogel. El
hidrogel proporciona estabilidad mecánica, mientras que la ECM juega un papel
importante en la regulación del comportamiento celular al imitar el entorno en
el que normalmente residen las células cardíacas para mejorar el crecimiento y
la proliferación de nuevas células.
Matriz extracelular derivada de células naturales
obtenida del cultivo de células de fibroblastos humanos. Después de la
descelularización, la matriz se transfiere a un hidrogel para producir una
membrana estirable para el crecimiento celular.
La matriz
extracelular derivada de fibroblastos humanos del grupo se incrustó en una
matriz de PVA a través de interacciones de reticulación débiles. Debido a
que el ECM se conserva en la membrana estirable, los experimentos preliminares
mostraron que se mejoró el comportamiento de los cardiomiocitos, lo que resultó
en el crecimiento de grupos de células significativamente más grandes en
relación con otros homólogos sintéticos.
El parche
se combinó con células madre mesenquimales, y se probó en ratas que habían
sufrido infartos de miocardio, y demostró un suministro mejorado de células
madre mesenquimales dentro de una semana de tratamiento, así como factores
reducidos de remodelación fibrótica (desarrollo de tejido cicatricial, lo que conduce
a mal pronóstico a largo plazo).
"Estos resultados muestran el
potencial de este método como un sistema de estimulación celular que puede ser
muy útil para preacondicionar las células mecano-sensibles hacia las más
maduras y / o funcionales a través del estiramiento cíclico controlado", dijo Jennifer Shin, coautora del estudio y Profesor del Departamento de
Ingeniería Mecánica del Instituto Avanzado de Ciencia y
Tecnología de Corea.
Este
trabajo proporciona una plataforma efectiva para lo que los autores esperan que
sea una nueva clase de parches terapéuticos para el suministro
mejorado de células y otros factores que son compatibles con ECM. "Nuestro trabajo futuro
estará más enfocado en generar un prototipo para objetivos clínicos
específicos, [como un parche cutáneo cargado de células madre para la curación
profunda de heridas", agrega Park.
Traducción libre de
Soca
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