Los investigadores han desarrollado una nanopartícula que puede programar células madre dentro del cuerpo, eliminando la necesidad de quimioterapia y extracción de médula ósea en tratamientos con células madre.
James Dahlman y su equipo de investigación han creado una técnica que podría llevar a nuevos tratamientos menos invasivos para trastornos sanguíneos y enfermedades genéticas. Este método evita la incomodidad y los riesgos asociados con los tratamientos actuales, simplificando el proceso para los pacientes.
"Esto sería una alternativa a las terapias invasivas con células madre hematopoyéticas: simplemente podríamos administrarte un goteo intravenoso", dice Dahlman, profesor en el departamento de ingeniería biomédica Wallace H. Coulter de Georgia Tech. "Simplifica el proceso y reduce los riesgos para los pacientes. Por eso este trabajo es importante."
Dahlman y un equipo de Georgia Tech, la Universidad Emory y la Universidad de California en Davis publicaron sus hallazgos en la revista Nature Biotechnology.
Las células madre hematopoyéticas (CSH) son células madre ubicadas en la médula ósea que producen todos los tipos de células necesarias para el funcionamiento de la sangre y el sistema inmunológico. Las CSH son cruciales en el tratamiento de enfermedades sanguíneas genéticas, como la anemia de células falciformes, deficiencias inmunitarias y ciertos cánceres.
Las terapias tradicionales con CSH implican la extracción de células de la médula ósea del paciente y su modificación en un laboratorio, mientras el paciente se somete a quimioterapia para preparar su cuerpo para recibir las CSH modificadas.
"Estas terapias son efectivas, pero también difíciles para los pacientes", explica Dahlman. "Los pacientes se someten a quimioterapia para eliminar sus sistemas inmunológicos para que el cuerpo acepte las células terapéuticas sin resistencia. El procedimiento puede ser potencialmente mortal. Esperamos cambiar eso."
Las CSH también pueden ser modificadas directamente dentro del cuerpo. El procedimiento utiliza nanopartículas lipídicas (LNP) para llevar instrucciones genéticas a las células madre. Las LNP tienen ligandos de direccionamiento que encuentran células objetivo específicas, lo que añade complejidad y costo al proceso.
Los investigadores buscaban una solución más simple y encontraron un nanopartícula específica llamada LNP67. "A diferencia de otros diseños de nanopartículas, este no requiere un ligando de direccionamiento", dice Dahlman. "Es químicamente simple, lo que significa que es más fácil de fabricar y abre la puerta a la producción a gran escala, como las vacunas de ARNm."
El éxito de LNP67 radica en su capacidad para evitar el hígado, el principal filtro de sangre del cuerpo. "El hígado absorbe casi todo", señala Dahlman. "Pero, al reducir lo que captura en tan solo un 10%, podemos duplicar la entrega a otros tejidos donde se necesitan las nanopartículas y sus cargas útiles."
Los investigadores desarrollaron 128 nanopartículas únicas, reduciendo la lista a 105 LNPs sin ligandos de direccionamiento, evaluando finalmente su rendimiento en la entrega efectiva y segura de instrucciones genéticas.
LNP67 emergió como el mejor rendimiento gracias a su diseño furtivo. Por ejemplo, la superficie está diseñada para repeler proteínas y otras moléculas que marcarían la LNP para su captura por el hígado. Esta característica ayudó a las partículas a circular de manera más uniforme en el cuerpo y alcanzar las CSH.
"Logramos una entrega de baja dosis sin un ligando objetivo, lo cual es emocionante", dice Dahlman. "Esto es algo en lo que hemos estado trabajando durante años, y estoy muy feliz de que lo hayamos logrado."
El financiamiento para esta investigación provino de los National Institutes of Health y la National Science Foundation. James Dahlman, Marine Z. C. Hatit y Huanzhen Ni han presentado una patente provisional relacionada con este manuscrito (número de solicitud de patente de EE. UU. 63/632,354).