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Terapia de células magnéticas
Los stents son andamios expandibles de acero inoxidable que se usan comúnmente para sostener arterias obstruidas abiertas. Pero la inserción de un stent puede dañar el revestimiento interno de una arteria, y las arterias con stent pueden volver a cerrarse después de varios meses, causando coágulos de sangre y posiblemente ataques cardíacos. Ahora, los investigadores del Hospital Infantil de Filadelfia han ideado una forma de utilizar diminutas nanopartículas que contienen hierro y un campo magnético para dirigir las células con propiedades terapéuticas a los sitios de los stents de acero. Las células podrían ayudar a reparar el daño arterial y prevenir la coagulación, entre otras cosas.
Pavoneándose con sus cosas: Las células endoteliales cargadas con nanopartículas magnéticas brillan de color rojo fluorescente en los puntales de un stent de acero.
Se sabe que los stents inducen traumatismos graves, dice Robert Levy, presidente de cardiología pediátrica del Children's Hospital of Philadelphia. La reparación de vasos sanguíneos con terapia celular es un concepto muy importante que se puede realizar con la focalización magnética.
Levy y sus colegas diseñaron nanopartículas, o esferas diminutas, de ácido poliláctico, un polímero biodegradable utilizado en suturas y otras aplicaciones médicas. Luego, el equipo cargó cada nanopartícula con una pequeña dosis de óxido de hierro magnéticamente sensible y la insertó en una célula endotelial bovina, una célula que se encuentra en el revestimiento interno de un vaso sanguíneo. Las células bovinas se alteraron genéticamente para expresar un marcador fluorescente, haciéndolas fácilmente detectables.
A continuación, los investigadores implantaron quirúrgicamente pequeños stents metálicos en las arterias carótidas de ratas vivas. Inyectaron a las ratas con una solución de células endoteliales tratadas y crearon un campo magnético estable alrededor de cada rata utilizando dos grandes bobinas electromagnéticas externas. Levy dice que el campo magnético que él y sus colegas aplicaron era menos de una décima parte de la fuerza de los campos generados por las máquinas de resonancia magnética convencionales. Después de 48 horas, el equipo creó imágenes de la rata utilizando imágenes de bioluminiscencia.
Los investigadores encontraron que el campo magnético hacía que las células migraran a los stents metálicos en dos escenarios: cuando las células se inyectaban directamente en la arteria carótida, cerca de la ubicación del stent, y cuando se inyectaban más lejos, en el arco aórtico, de donde procedían. podría haberse ramificado a todas las áreas del cuerpo. En las pruebas que no utilizaron un campo magnético, las células migraron por todo el cuerpo con poca dirección.
Dirigir magnéticamente las células, particularmente las células endoteliales, a los sitios de los stents metálicos puede tener un efecto terapéutico significativo, dice Levy. Durante la implantación quirúrgica, los stents tienden a raspar las células endoteliales, cuyas funciones normales incluyen ayudar a prevenir la coagulación de la sangre. Las células endoteliales también son barreras para las células inflamatorias. Mientras que las células inflamatorias normalmente acuden en masa a una lesión para ayudar a repararla, en ausencia de células endoteliales, se acumulan excesivamente, creando un bloqueo arterial. En los últimos años, los stents se han diseñado para liberar fármacos anticoagulantes para evitar que las arterias se vuelvan a cerrar. Pero estos stents liberadores de fármacos tienen sus propios problemas, incluida la prevención de la regeneración de las células endoteliales.
Hace dos años, los médicos notaron que un número significativo de pacientes tenían problemas con estos stents, probablemente porque el endotelio no se había curado adecuadamente, dice Levy. Se produjeron coágulos, infartos de miocardio y muertes súbitas, y esto ha causado un gran revuelo por el uso de stents.
Levy espera que la dirección magnética de nuevas células endoteliales a los vasos sanguíneos pueda resolver muchos de los problemas a los que se enfrentan actualmente los stents. Su equipo planea continuar experimentando con ratas, utilizando células endoteliales derivadas de ratas en lugar de vacas, para minimizar el riesgo de rechazo. Ahora que ha encontrado una manera de dirigir las células a los stents metálicos, Levy también está buscando otras terapias potenciales, incluido el óxido nítrico, que se sabe que relaja y dilata los vasos sanguíneos. Actualmente está diseñando células para expresar genéticamente enzimas que producen óxido nítrico, y eventualmente las cargará con nanopartículas de óxido de hierro que las conducirán a los sitios de los stents, abriendo aún más las arterias.
Levy agrega que la técnica de base magnética tiene aplicaciones fuera de la terapia cardiovascular. Por ejemplo, en el tratamiento del cáncer de pulmón, los médicos suelen utilizar stents metálicos para mantener abiertas las vías respiratorias. Sin embargo, el tumor de un paciente puede seguir creciendo y eventualmente obstruir el paso a pesar de la colocación de un stent. Las terapias dirigidas magnéticamente podrían ayudar a administrar medicamentos específicos en los sitios de los stents para tratar tumores, además de mantener abiertas las vías respiratorias.
Los implantes metálicos también se usan ampliamente en otras áreas, como la ortopedia, para fracturas complejas y para corregir la curvatura de la columna, donde las terapias celulares también podrían ser útiles, dice Levy. Los implantes de acero se utilizan ampliamente en medicina y existen todo tipo de situaciones en las que se podrían utilizar aplicaciones.
Es más, Levy prevé que estas terapias se puedan aplicar utilizando máquinas de resonancia magnética convencionales. El campo magnético generado por los núcleos de resonancia magnética es un orden de magnitud más poderoso que los que utilizó Levy en sus experimentos, por lo que menos nanopartículas de óxido de hierro podrían producir el mismo efecto.
Robert Langer, profesor del Instituto del MIT, cree que la técnica de Levy es un paso prometedor hacia las terapias celulares dirigidas. Pudieron localizar más medicamentos en las áreas objetivo, dice. Creo que es una buena idea que tiene mucho potencial.