Un gel inyectable que libera microARNs para regenerar el músculo cardiaco

Cuando se produce un ataque al corazón, se detienen temporalmente el flujo de sangre y el aporte de oxígeno a las células musculares cardiacas, también conocidas como cardiomiocitos, lo que lleva a la muerte de una gran parte de ellas.

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Cardiomiocitos proliferando tras la administración del gel que libera microARNs que promueven la regeneración del tejido cardiaco. Imagen: University of Pennsylvania.

Los cardiomiocitos perdidos no se reemplazan, y en su lugar se forma una cicatriz de tejido fibroso no contráctil, por lo que el corazón pierde parte de su capacidad para contraerse y bombear la sangre.

Una buena estrategia de tratamiento tras un infarto sería conseguir recuperar la población de cardiomiocitos a su estado original. Con este objetivo un equipo de investigadores de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un gel inyectable que libera lentamente microARNs en el tejido dañado tras un ataque al corazón y favorece la proliferación de los cardiomiocitos.

En un estudio previo los investigadores habían identificado un conjunto de microARNs que regulan la proliferación de cardiomiocitos en el corazón. En el nuevo trabajo, el equipo muestra los resultados de la aplicación de un hidrogel inyectable de ácido hialurónico que libera de forma sostenida uno de estos microARNs en la zona dañada del corazón.

Los investigadores muestran que una única inyección de hidrogel con miR-302 en el corazón de ratones inducía la proliferación y regeneración de cardiomiocitos durante dos semanas.

La utilización de un gel como medio de administración y liberación de microARNs destinados a promover la proliferación de los linfocitos presenta varias ventajas. Por ejemplo, puesto que se aplica de forma local y concentrada aumenta la efectividad respecto a las terapias que plantean la utilización de microARNs de forma sistémica y se evita un efecto no deseado sobre otras células (los microARNs promueven la proliferación y presentan un riesgo mínimo a inducir tumores).  Además, el gel protege los microARNs de su degradación.

“Queremos diseñar el material adecuado para un fármaco específico y su aplicación,” señala Jason Burdick, profesor de Bioingeniería en la Universidad de Pensilvania. El investigador explica que el gel desarrollado presenta características especiales adaptadas a su objetivo. Por una parte, sus enlaces pueden romperse por medio de estrés mecánico, lo que lo hace más fluido y permite que fluya a través de una jeringa o catéter. Por otra parte, cuando el estrés mecánico desaparece vuelven a formarse los enlaces y recupera el estado de gel, lo que permite que se mantenga en el músculo cardíaco. Además, el gel presenta lugares de unión para mantener los microARNs en su sitio y únicamente cuando se rompe los microARNs pierden la sujeción y se liberan junto a los cardiomiocitos.

Los resultados del trabajo suponen una prueba de concepto que demuestra la efectividad del hydrogel y su liberación continuada de microARNs en la regeneración del músculo cardiaco. De momento, el gel se ha probado únicamente en diferentes tipos de ratones. En el futuro, los investigadores planean optimizar el gel y probarlo en células humanas en cultivo y en un modelo animal que represente mejor el corazón humano, como es el cerdo.  Además, los autores del trabajo señalan que la misma aproximación podría ser utilizada en el caso de otros tejidos.

“Estamos viendo un cambio en las aproximaciones para la medicina regenerativa, utilizando alternativas a la administración de células madre,” señala Burdick. “Aquí en lugar de introducir células nuevas que pueden tener sus propios retos en cuanto al modo de administración, simplemente estamos activando los mecanismos de reparación de las células que sobreviven a los daños en el corazón y otros tejidos.”

Investigación original: Wang L, et al. Sustained miRNA delivery from an injectable hydrogel promotes cardiomyocyte proliferation and functional regeneration after ischaemic injury. Nat Biomech Eng. 2017. Doi: http://dx.doi.org/10.1038/s41551-017-0157-y

Penn researchers: An injectable gel that helps heart muscle regenerate after heart attack

Fuente: Revista Genética Médica

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