El doctor Ben Almquist y su equipo, del Departamento de Bioingeniería del Imperial College de Londres, han creado una nueva molécula que permite que los materiales clínicos se comuniquen con los sistemas de reparación natural del cuerpo para impulsar la curación.
Los materiales se emplean, principalmente, para ayudar a curar heridas. Las esponjas de colágeno ayudan a tratar las quemaduras y las úlceras por presión, y se usan implantes similares a los andamios para reparar huesos rotos. Sin embargo, el proceso de reparación de tejidos cambia con el tiempo, por lo que los científicos buscan biomateriales que interactúen con los tejidos a medida que se produce la curación.
Esta es la línea de investigación de Almquist y sus colaboradores, cuyos hallazgos se han publicado en Advanced Materials. Su incorporación a los materiales médicos existentes podría revolucionar la forma en que se tratan las lesiones. “Nuestra tecnología podría ayudar a lanzar una nueva generación de materiales que trabajan activamente con los tejidos para impulsar la curación”, señala Almquist en un comunicado.
Cómo funciona
Después de una lesión, las células se “arrastran” a través de los “andamios” de colágeno encontrados en las heridas. A medida que las células se mueven, tiran de ellos, activándose las proteínas curativas ocultas que comienzan a reparar el tejido lesionado. El método del equipo de Almquist consiste en recrear este proceso natural mediante moléculas artificiales denominadas TRAP (del inglés “traction force-activated payloads”).
Los investigadores doblaron segmentos de ADN en formas tridimensionales, conocidas como aptámeros, que se aferran fuertemente a las proteínas. Luego, agregaron un “mango” personalizable que las células pueden agarrar en un extremo, antes de unir el extremo opuesto a un “andamio” como el colágeno.
Durante las pruebas de laboratorio, los investigadores observaron que estas moléculas artificiales, mientras se arrastraban a través del colágeno, activaban las proteínas que instruyen a las células curativas a crecer y multiplicarse.
El equipo de Almquist también descubrió que, al cambiar el “mango” celular, pueden cambiar el tipo de célula que tira de él. Esto les permite adaptar los TRAP para liberar proteínas terapéuticas específicas basadas en qué células están presentes en un momento dado. Al hacerlo, los TRAP producen materiales que pueden interactuar inteligentemente con el tipo correcto de célula en el momento preciso durante la reparación de la herida.
Esta es la primera vez que los científicos activan proteínas curativas utilizando diferentes tipos de células en materiales artificiales. “Las criaturas, desde las esponjas marinas hasta los humanos, utilizan el movimiento celular para activar la curación. Nuestro enfoque imita esto utilizando las diferentes variedades de células en las heridas para impulsar la curación”, explica Almquist.
Un método polivalente
Este enfoque es adaptable a diferentes tipos de células, por lo que podría usarse en una variedad de lesiones, como fracturas de huesos, nervios dañados o cicatrices tras ataques cardíacos. Es un método especialmente esperanzador para tratar las úlceras del pie diabético, principal causa de las amputaciones no traumáticas en la parte inferior de la pierna. Las intervenciones actuales no permiten la cura de estas lesiones.
Los TRAP son relativamente sencillos de crear y, al ser íntegramente artificiales, se pueden recrear fácilmente en diferentes laboratorios y ampliar a cantidades industriales. Su adaptabilidad también significa que podrían ayudar a los científicos a crear nuevos métodos para estudios de laboratorio de enfermedades, células madre y desarrollo de tejidos.
Ya se ha probado la utilidad de los aptámeros en medicamentos. Son seguros y se pueden optimizar para uso clínico. Esto permite tomar un camino más corto que a través de los métodos que comienzan desde cero.
“La curación inteligente través de los TRAP es útil durante cada fase del proceso de curación. Tiene el potencial de aumentar las posibilidades de recuperación del cuerpo y tiene usos de gran alcance en muchos tipos diferentes de heridas”, apunta Almquist.
Referencia
Biologically Inspired, Cell-Selective Release of Aptamer-Trapped Growth Factors by Traction Forces. A. Stejskalová et al. 7 January 2019, Advanced Materials. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201806380.