Encapsular una sola célula en el gel puede optimizar la terapia celular

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Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han demostrado que incluso después de que el tejido pulmonar se ha dañado, es posible revertir la fibrosis y promover la reparación del tejido mediante el tratamiento con células estromales mesenquimales recubiertas de microgel.

La fibrosis pulmonar es una enfermedad crónica causada por toxinas ambientales, medicamentos o afecciones médicas como neumonía y artritis reumatoide. Se caracteriza por la formación de tejido cicatricial debido a daños o una respuesta inmune incontrolada y puede causar dificultades respiratorias leves a graves y falta de oxígeno. Actualmente, se cree que la fibrosis es en su mayoría irreversible, ya que los tratamientos farmacológicos actuales solo son moderadamente efectivos para controlar los síntomas y generalmente causan efectos secundarios significativos.

Las células estromales mesenquimales, o MSC, son multipotentes y auto-renovables, al igual que las células madre, y se han estudiado por su potencial en el tratamiento de afecciones como la fibrosis.

“Si bien estudios anteriores han probado los efectos terapéuticos de las CMM, que se sabe que suprimen la inflamación y se adaptan a diferentes entornos de tejidos, su eficacia se ha limitado hasta ahora a las primeras etapas de la enfermedad, cuando los niveles de inflamación son altos y el tejido cicatricial está todavía en proceso ”, dijo Jae-Won Shin, profesor asistente de farmacología y bioingeniería de la Facultad de Medicina de la UIC y autor correspondiente del estudio. “Nuestro enfoque ha sido optimizar las terapias basadas en MSC para que funcionen después de que se haya reducido la inflamación, que es cuando a la mayoría de las personas se les diagnostica fibrosis”.

Como se describe en un nuevo artículo publicado en Nature Biomedical Engineering, los investigadores de la UIC han diseñado un microgel delgado que, cuando se diseña de una manera específica, puede aumentar el potencial terapéutico de las CMM para degradar el tejido cicatricial y regenerar tejido sano en modelos murinos de fibrosis.

Shin y sus colegas diseñaron el microgel, que es tan suave como el tejido pulmonar sano, e incorporaron una pequeña proteína llamada factor de necrosis tumoral alfa. También conocida como TNF-alfa, esta proteína actúa como una señal inflamatoria que estimula a las MSC a sintetizar colagenasa. La colagenasa es una enzima que degrada el exceso de colágeno en los tejidos fibróticos y ayuda a restaurar los tejidos dañados.

Para optimizar las MSC con el microgel, los investigadores de la UIC diseñaron un dispositivo de microfluidos para encapsular rápida y consistentemente células individuales en el gel delgado.

“Hemos miniaturizado la célula única a pequeña escala, que es importante para administrar terapia en las diminutas vías respiratorias de los pulmones”, dijo el primer autor del estudio, Sing-Wan Wong, investigador postdoctoral de la UIC en el departamento de farmacología y medicina regenerativa.

En modelos de daño fibrótico, los investigadores de la UIC observaron una reducción de los indicadores de miedo y un aumento de los marcadores de tejido pulmonar sano, como los niveles y la arquitectura normales de colágeno, solo entre los ratones tratados con MSC recubiertos con su TNF-gel alfa incorporado mediante encapsulación unicelular.

“Esta es realmente una de las primeras demostraciones científicas de que los niveles de colágeno se pueden normalizar bien después de una lesión fibrótica y que el entorno celular, no solo las células en sí, pueden diseñarse con precisión a nivel de una sola célula”, dijo. Shin. . “Nuestros resultados sugieren un enfoque factible para programar de manera predictiva las funciones celulares para obtener los resultados terapéuticos deseados”.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Illinois en Chicago. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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