Durante el proceso de curación típico del cuerpo, cuando los tejidos como la piel se dañan, el cuerpo produce células de reemplazo. Las integrinas son una clase de proteínas que son importantes en los procesos celulares críticos para crear tejido nuevo. Uno de los procesos es la adhesión celular, cuando las nuevas células se “pegan” a los materiales entre las células, lo que se denomina matriz extracelular. Otro es la migración celular, donde en la superficie de la célula, las integrinas ayudan a “tirar” de la célula a través de la matriz extracelular para mover las células a su lugar. Sin embargo, estos procesos no ocurren en el tejido cerebral que ha sido dañado durante un accidente cerebrovascular. Es por eso que los científicos están tratando de desarrollar materiales terapéuticos que puedan promover esta forma de curación.

El material similar a un gel inyectable, que se llama hidrogel, que desarrollaron los investigadores de la UCLA ayuda a este proceso de reparación al formar un andamio dentro de la herida que actúa como una matriz extracelular artificial, y el nuevo tejido crece alrededor de eso.

El uso de un gel inyectable no es nuevo, pero los andamios de gel anteriores dieron como resultado vasos sanguíneos débiles en el tejido recién formado. Los nuevos  hallazgos , publicados en Nature Materials, muestran que cuando el andamio contiene una molécula de unión a integrina específica, los nuevos vasos sanguíneos que se forman son más fuertes.

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“El andamio de gel inyectable es una especie de enrejado de jardín en el que crecen las plantas”, dijo Tatiana Segura, profesora de ingeniería química y biomolecular, bioingeniería y dermatología, quien dirigió la investigación. “Por sí mismo, eso es bueno, ya que el nuevo tejido entrante tiene algo para apoyar su crecimiento. Este nuevo material es similar a una espaldera con fertilizante muy específico para ayudar a que la planta crezca sana y fuerte”.

Incluso combinando geles con una proteína que promueve la formación de vasos sanguíneos, como el factor de crecimiento endotelial vascular, conocido como VEGF, los vasos sanguíneos en el nuevo tejido dentro del andamio tienden a tener fugas y también tienden a agruparse demasiado juntos.

Para superar esto, los investigadores analizaron más a fondo cómo las moléculas de unión a integrinas interactuaban con el gel y cómo estas moléculas influían en el crecimiento de los vasos sanguíneos.

Probaron dos tipos de andamios con diferentes moléculas de unión a integrinas. Ambos andamios también contenían la proteína VEGF. Descubrieron que uno de los andamios, que se unía a la integrina conocida como “α3/α5β1”, funcionaba muy bien. Dirigió una mayor calidad de reparación y de regeneración de los vasos sanguíneos. Además, encontraron que los andamios de unión de α3/α5β1 también guiaron la forma del vaso sanguíneo, un proceso llamado señalización morfogénica.

El otro andamio de unión a integrina que probaron todavía tenía problemas con los vasos sanguíneos con fugas y aglutinación.

“Más allá del soporte estructural para nuevos tejidos y vasos sanguíneos, la adición de moléculas de unión a integrinas específicas para α3/α5β1 le dice al tejido circundante que desarrolle vasos sanguíneos fuertes y bien definidos, a diferencia de otros que probamos, donde la sangre nueva los recipientes eran propensos a tener fugas y aglomerarse demasiado”, dijo Segura.

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El autor principal de la investigación fue Shuoran Li, un graduado de doctorado de la UCLA en 2017 que fue asesorado por Segura. Los colaboradores también incluyen al Dr. Thomas Carmichael, neurólogo y neurocientífico de la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA y Thomas Barker, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Virginia.

En este trabajo reciente, los investigadores demostraron que la unión de la integrina puede dictar la estructura de los vasos sanguíneos in vitro con el andamiaje de unión a α3/α5β1, lo que da como resultado extensas redes que se conectan con las ramas de los vasos sanguíneos existentes. Luego, los investigadores usaron los mismos andamios α3/α5β1 en ratones y vieron que se formaban vasos sanguíneos que tenían menos fugas después del accidente cerebrovascular.

El siguiente paso, dijeron los investigadores, sería usar moléculas de unión a integrina con otras tecnologías de hidrogel que se han mostrado prometedoras para la recuperación funcional a largo plazo después de un accidente cerebrovascular, pero en las que los vasos sanguíneos recién formados no eran robustos.

“Actualmente no existe una terapia que promueva la reparación y recuperación del cerebro después de un accidente cerebrovascular”, dijo Carmichael. “Todas las terapias en el accidente cerebrovascular se centran en el bloqueo inicial de los vasos sanguíneos del cerebro que conducen al accidente cerebrovascular. Esto significa que el accidente cerebrovascular es la causa más común de discapacidad en adultos. Esta investigación es emocionante porque muestra una forma viable de transformar el tejido muerto y cicatrizado en el accidente cerebrovascular mediante el crecimiento de vasos sanguíneos nuevos y bien formados en el área del accidente cerebrovascular”.

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Lina Nih, becaria postdoctoral de UCLA y miembro del laboratorio de Segura, también fue autora del artículo. Otros autores incluyen investigadores de UCLA de los departamentos de química y bioquímica, ingeniería mecánica y aeroespacial e ingeniería eléctrica. Otros autores son de Georgia Tech; Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, China; y NovuMind Inc. en Santa Clara, California.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud.

Segura y sus colaboradores han trabajado en biomateriales para la reparación de tejidos, incluido un  gel inyectable  (distinto de esta investigación actual) y, más recientemente, un  trabajo  que demostró que el gel podría reducir la inflamación y promover la migración de células progenitoras neurales al sitio del accidente cerebrovascular.

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