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Extracción de células del torrente sanguíneo
Los bioingenieros han desarrollado un dispositivo implantable que captura muestras muy puras de células madre que circulan en la sangre. El dispositivo, un tubo de plástico recubierto con proteínas, podría conducir a mejores trasplantes de médula ósea y terapias con células madre, y también se muestra prometedor como una forma de capturar y reprogramar las células cancerosas que deambulan por el torrente sanguíneo. La empresa CellTraffix está comercializando la tecnología.
Receptor de células: El bioingeniero de la Universidad de Rochester, Michael King, sostiene una sección de microtubos de plástico revestidos con proteínas que atrapan el cáncer y las células madre.
Cuando los pacientes reciben trasplantes de médula ósea, lo que realmente reciben son infusiones de un tipo de célula madre adulta. Las células madre derivadas de la médula ósea desempeñan un papel crucial en la renovación de la sangre durante la edad adulta, creando nuevas células para transportar oxígeno y combatir las infecciones. Estas células madre adultas se pueden muestrear con el nuevo dispositivo.
El nuevo dispositivo imita un vaso sanguíneo pequeño: es un tubo de plástico de unos cientos de micrómetros de diámetro que está recubierto con proteínas llamadas selectinas. El propósito de las selectinas en el cuerpo parece ser ralentizar algunos tipos de células para que puedan recibir otras señales químicas. A un glóbulo blanco, por ejemplo, se le podría indicar que abandone la circulación y entre en una herida, donde protegería contra una infección. Las selectinas hacen que [algunas] células se peguen y disminuyan la velocidad, dice Michael King , ingeniero químico de la Universidad de Rochester que está desarrollando los dispositivos de captura de células. Los diferentes tipos de selectinas se asocian con diferentes tipos de células, incluidas las plaquetas, las células madre derivadas de la médula ósea y las células inmunitarias como los glóbulos blancos.
En una próxima publicación en el Revista británica de hematología , King informa que los microtubos recubiertos de selectina implantados en ratas pueden capturar muestras muy puras de células madre activas de la sangre circulante. Hizo una demostración similar de purificación de células madre con muestras tomadas de médula ósea humana el año pasado. Los pacientes con cáncer a menudo requieren trasplantes de médula ósea después de tratamientos severos de quimioterapia y radiación que destruyen las células madre adultas en la sangre.
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Mira el nuevo dispositivo de Michael King en acción.
La pureza de estos trasplantes puede ser una cuestión de vida o muerte. Cuando el trasplante se deriva de la propia médula ósea del paciente, extraída antes del tratamiento, es fundamental que no contenga células cancerosas. Cuando proviene de otra persona, existe la posibilidad de que las células inmunes del donante ataquen al receptor si no se filtran. Pero los métodos de purificación actuales son lentos e ineficaces, dice King. Aquellos que dependen del reconocimiento de anticuerpos o del tamaño y la forma de las células normalmente extraen solo una pequeña fracción de las células madre en una muestra de sangre; el resto se desperdicia.
El veintiocho por ciento de las células capturadas por los implantes de King eran células madre. Esto es asombroso dado lo raros que son en el torrente sanguíneo, dice King. Es probable que los implantes no puedan capturar suficientes células madre para el trasplante. Pero King cree que filtrar la sangre de un donante a través de un tramo largo de tubo recubierto de selectina fuera del cuerpo, en un proceso similar a la diálisis, sería muy eficiente. Esta técnica será claramente útil fuera del cuerpo como un medio para purificar las células madre derivadas de la médula ósea, dice Daniel Hammer , presidente de bioingeniería en la Universidad de Pennsylvania.
Hammer cree que los dispositivos de King también tendrán aplicaciones más amplias como implantes que sirven para movilizar las propias células madre de una persona para regenerar los tejidos dañados. Al ralentizar las células con selectinas y luego exponerlas a otros tipos de señales, dice Hammer, los dispositivos de King podrían capturar células madre, concentrarlas y diferenciarlas, sin tener que sacar las células del cuerpo. También podría haber una forma de usar selectinas para extraer células madre neurales.
Este es un descubrimiento de muy amplio alcance, dice Hammer. De hecho, King dice que ya ha tenido cierto éxito con el uso de recubrimientos de selectina para reprogramar las células cancerosas.
Las células cancerosas parecen secuestrar las vías de la selectina para diseminarse a otras partes del cuerpo, proceso conocido como metástasis. Los tumores arrojan células al torrente sanguíneo. Algunas de esas células parecen salir con la ayuda de selectinas; instalados en tejido nuevo, luego establecen nuevos tumores. Estos tumores secundarios causan más muertes por cáncer que los tumores iniciales.
King dice que tiene un trabajo inédito que demuestra que las células leucémicas que ruedan a lo largo de una capa de selectinas y una molécula de señalización específica del cáncer pasarán por un proceso llamado muerte celular programada. Las células madre sanas también se mueven por el dispositivo porque se sienten atraídas por las selectinas, pero la señal de muerte no las afecta. La leucemia es un cáncer de sangre, pero King espera que el recubrimiento anticanceroso también funcione para tumores sólidos. Los dispositivos revestidos con estos recubrimientos pueden implantarse en pacientes con cáncer para prevenir o retrasar la metástasis.
King espera probar implantes antimetástasis en animales este año. Está colaborando con Jeffrey Karp , bioingeniero de la División de Ciencias y Tecnología de la Salud de Harvard-MIT, y Robert Langer , profesor del Instituto del MIT, para desarrollar recubrimientos de selectina que sean estables durante meses en lugar de días.
El director ejecutivo de CellTraffix, Tom Fitzgerald, dice que el primer producto de la compañía, un kit que permitirá a los investigadores capturar una gran cantidad de células madre y cancerosas en el laboratorio, probablemente llegará al mercado a principios del próximo año. La compañía espera comenzar las pruebas clínicas de los recubrimientos contra el cáncer a principios de 2010.