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sábado, 9 de mayo de 2020

Nanoestimuladores celulares para la reparación muscular.

En medicina regenerativa, un tratamiento ideal para pacientes cuyos músculos están dañados por la falta de oxígeno sería vigorizarlos con una inyección de sus propias células madre. Los nanoestimuladores se unen a la superficie de estas, entregando agentes para estimular las células a liberar factores promotores del crecimiento de los vasos sanguíneos. 
Crédito: Janet Sinn-Hanlon. Universidad de Illinois.
La isquemia muscular, o el daño muscular debido al suministro limitado de oxígeno o sangre, puede deberse a múltiples causas, como una lesión en una extremidad o una enfermedad de la arteria periférica. Se sabe que las células madre derivadas del propio tejido adiposo de un paciente producen factores que hacen crecer nuevos vasos sanguíneos en el músculo dañado, restaurando el oxígeno, los nutrientes y modulando 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. En el estudio
Surface Tethering of Inflammation-Modulatory Nanostimulators to Stem Cells for Ischemic Muscle Repair publicado en la revista ACS Nano , los investigadores de la Universidad de Illinois demostraron que las nanopartículas (nanoestimuladres) sembradas con una molécula que el cuerpo produce naturalmente denominada factor de necrosis tunoral alfa (TNF-alfa) puede estimular a las células madre para secretar más de los factores deseados, amplificando los su poder regenerativo. El equipo de Illinois decidió intentar atar el TNF-alfa directamente a las células madre, a través nanoestimuladores (liposomas con ácido hialurónico-octadecilamina). Las nanopartículas se unen a un receptor en la superficie de las células, proporcionando un suministro localizado, dirigido y extendido de TNF-alfa. 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 en tejidos lesionados, enfermos y/o envejecidos.

Información complementaria:

sábado, 13 de septiembre de 2014

Revertir la diabetes.

Recientemente se publicó en la revista Nature Biotechnology el artículo “Reversal of diabetes with insulin-producing cells derived in vitro from human pluripotent stem cells”, en el cual un equipo de 13 investigadores de la University of British Columbia, Vancouver-Canadá y de la empresa BetaLogics Venture, Janssen R&D LLC, New Jersey-USA, lograron revertir la diabetes en ratones con células productoras de insulina obtenidas a partir de células madre pluripotentes humanas.
El transplante de células secretoras de insulina derivadas de células madre embrionarias humanas (hESCs) desde hace algún tiempo se ha propuesto como una terapia para la diabetes. El artículo describe un protocolo de siete etapas para convertir de manera eficiente hESCs en células productoras de insulina. Se establece en incubaciones in vitro que la secreción de insulina estimulada por glucosa es similar a la de islotes humanos. Las células trasformadas revierten rápidamente la diabetes en ratones dentro de los 40 días, más o menos cuatro veces más rápido que las células progenitoras del páncreas. Por lo tanto, aunque las células logradas no son totalmente equivalentes a las células beta, por su capacidad de secreción de insulina, sensibilidad a las variaciones de glucosa y la rápida reversión de la diabetes in vivo, la terapia se muestra como una alternativa prometedora al trasplante de células progenitoras pancreáticas para el tratamiento de la diabetes. El protocolo publicado producirá un aumento importante de trabajos relacionados y el hecho de estar involucrada en las investigaciones una empresa como Janssen (Johnson & Jonson) permite visualizar el inicio de las distintas fases de estudio para la aprobación y aplicación del protocolo en humanos. 

sábado, 17 de agosto de 2013

¿Para qué sirve una impresora 3D sin cartuchos?

Muchas veces renegamos por el mal funcionamiento de un cartucho o por que se quedó sin tinta. En el fondo sentimos cierta impotencia por tener la máquina, la tecnología y no poderla utilizar por la falta de componentes “periféricos”.  El comentario constituye el punto de partida para analizar  un aspecto poco considerado cuando se resaltan las cualidades presentes y futuras de las impresoras 3D para fabricar distintos productos, desde objetos usuales hasta nanodispositivos, alimentos y tejidos humanos. En realidad las impresoras 3D y sus aplicaciones constituyen uno de los mejores ejemplos de  materialización de la revolución tecnológica esperada a partir de las tecnologías de convergencia, resultado de la interacción dinámica entre la nanotecnología, la biotecnología, la informática  y la cognotecnología. Tecnologías de convergencia conocidas internacionalmente bajo la denominación de NBIC (nanotecnología-biotecnología-informática-cognotecnología).
A modo de ilustración del comentario inicial y por constituir una de las aplicaciones futuras más relevantes debido a la complejidad intrínseca de la materia viviente vamos a ejemplificar con la utilización de la impresión 3D para la producción de material biológico. En dos publicaciones científicas recientes: “Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells” realizada por investigadores de la Universidad de Missouri (Columbia) y “Development of a valve-based cell printer for the formation of human embryonic stem cell spheroid aggregates” realizada por investigadores de la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo y del Roslin Cellab Ltd. se explica con rigurosidad como obtener mediante impresión tejidos capaces de mantener las células vivas y como obtenerlos con células madre, de modo de que luego pueda diferenciarse a cualquier tipo de tejido del organismo. En los cartuchos habrá colocar adecuadamente preparados de células madre, ¿de qué origen?, embrionario con toda la problemática bioética subyacente, de las escasas células madre adultas, de las obtenidas por reprogramación de células adultas para convertirlas mediante ingeniería genética en células no diferenciadas cuasiembrionarias o de reprogramar células adultas mediante distintos factores de trascripción para convertirlas directamente células adultas de otro tipo (ej.: neuronas). Queda claro la importancia en este caso de tener el material biológico necesario y en cantidad adecuada para alimentar “los cartuchos”.
Avancemos sobre un hipotético ejemplo de las NBIC en acción durante una impresión 3D. Supongamos la necesidad de reparar una zona del cerebro dañada por un ACV. En un cartucho podría colocar el preparado de células adultas y los factores necesarios para que luego en el tejido se conviertan en neuronas, en otro cartucho colocaría nanotubos de carbono para integrarlos al tejido de modo de favorecer la conducción nerviosa hasta que en sistema neuronal se consolide. La impresora dará la forma y el entramado adecuado para su posterior implante. Todo un desarrollo cognotecnológico.
Queda claro que el futuro avance de la impresión 3D está íntimamente relacionado con el avance y desarrollo incesante en las NBIC.
Además la impresora 3D ocupara un lugar destacado en un contexto productivo en el cual se pretende reemplazar a las fábricas químicas consumidoras de combustibles fósiles y con humeantes chimeneas por biofábricas transgénicas celulares, fotosintéticas y catalizadas por enzimas, basadas el la utilización de  la ingeniería genética y de los 65 millones de genes conocidos  en la actualidad para producir sustancias químicas en general, alimentos, biocombustibles,…
Tal vez como ocurre hoy con las impresoras clásicas, el negocio no se centre en el precio de venta las impresoras 3D para su utilización masiva, sino en el material de recarga para la impresión cuyo costo incluirá la amortización de las inversiones realizadas para el desarrollo de las NBIC.
En definitiva, ¿para qué serviría una impresora sin material abundante y renovable para “los cartuchos”?.

sábado, 15 de junio de 2013

“Biotinta” de células madre para hacer tejidos con impresoras 3D.

En los últimos años el uso de una simple tecnología de inyección de tinta para la impresión de células ha provocado un tremendo interés en la biofabricación. Un equipo de investigadores de la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo y del Roslin Biocentre del Reino Unido, en el artículo “ Developement of a valve-based printer cell for the formation of human enbryonic stem cell spheroid aggregates" explican como  llevaron a cabo una impresión 3D con células madre embrionarias, puntapié inicial para  producir en poco tiempo tejidos humanos. Es la primera vez que utilizando suspensiones de células madre como si fueran biotinta se  imprimen de forma controlada estructuras tridimensionales en las cuales el 99% de las células permanecieron vivas. La metodología es lo suficientemente precisa como para producir micro-tejidos 3D. Las células impresas mantienen su potencia y  la capacidad de diferenciarse en cualquier otro tipo de células en nuestro cuerpo. Esta diferenciación se produce cuando las células madre se combinan con células nacientes de órganos específicos que emiten señales químicas para transformarlas en el tipo celular del tejido huésped. Tras la primera impresión 3D con células madre, posiblemente en los próximos 2-3 años, se podrán producir tejidos humanos y construir órganos individuales para trasplantes. Relativamente pronto podremos imprimir grupos de estas células para "programarlas" y que se conviertan en los órganos necesarios pasa  acabar con la problemática de la donación de órganos. También se podrán producir distintos tejidos para la fabricación de  variados biofármacos. Seguramente la impresión 3D se convertirá en una tecnología central en las biofábricas del futuro.
Lectura complementaria:
Biofábrica transgénica.

sábado, 8 de diciembre de 2012

Nanotubos de carbono en el latido del corazón

Investigadores del Instituto de Medicina Regenerativa (REMEDI) de la Universidad Nacional de Irlanda, junto con investigadores del Trinity College de Dublín  han aprovechado las propiedades eléctricas de un nanomaterial para la regeneración de las células cardíacas. Una vez dañado el corazón, el  músculo cardiaco tiene muy poca capacidad de auto-reparación.  Los investigadores han empleado las capacidades conductivas de los nanotubos de carbono para desarrollar células cardíacas que regeneran el tejido muscular dañado por un infarto. Dice el Dr. Valerie Barron del REMEDI: "…las propiedades eléctricas del nanomaterial provocan una respuesta en las células madre mesenquimales (adulto) procedentes de la médula ósea humana…” ,"…este es un enfoque totalmente nuevo y proporciona una fuente de células específicas con potencial para ser utilizadas como una terapia clínica nueva...” El trabajo ha sido recientemente publicado en dos revistas científicas, Biomaterials ("The electrical stimulation ofcarbon nanotubes to provide a cardiomimetic cue to MSCs") y  Macromolecular Bioscience ("In vitro Characterization ofan Electroactive Carbon-Nanotube-Based Nanofiber Scaffold for TissueEngineering").
Los nanotubos de carbono ya laten junto  al corazón humano.