Utilizando la nueva tecnología de edición de genes, los investigadores han reconectado las células madre de ratón para combatir la inflamación causada por la artritis y otras afecciones crónicas. Estas células madre, conocidas como células INTELIGENTES células madre modificadas para la terapia regenerativa autónoma, se convierten en células de cartílago que producenun medicamento biológico antiinflamatorio que, idealmente, reemplazará el cartílago artrítico y simultáneamente protegerá las articulaciones y otros tejidos del daño que ocurre con la inflamación crónica.
Las células se desarrollaron en la Facultad de medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y en los Hospitales Shriners para niños-St. Louis, en colaboración con investigadores de la Universidad de Duke y Cytex Therapeutics Inc., ambos en Durham, Carolina del Norte. Los investigadores trabajaron inicialmente con la pielcélulas tomadas de las colas de ratones y convertidas esas células en células madre. Luego, utilizando la herramienta de edición de genes CRISPR en células cultivadas en cultivo, eliminaron un gen clave en el proceso inflamatorio y lo reemplazaron con un gen que libera un fármaco biológicoque combate la inflamación.
La investigación está disponible en línea el 27 de abril en la revista Informes de células madre .
"Nuestro objetivo es empacar las células madre reconectadas como una vacuna para la artritis, que entregaría un medicamento antiinflamatorio a una articulación artrítica, pero solo cuando sea necesario", dijo Farshid Guilak, PhD, autor principal del artículo y unprofesor de cirugía ortopédica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. "Para hacer esto, necesitábamos crear una célula 'inteligente'".
Muchos medicamentos actuales utilizados para tratar la artritis, incluidos Enbrel, Humira y Remicade, atacan una molécula promotora de inflamación llamada factor de necrosis tumoral alfa TNF-alfa. Pero el problema con estos medicamentos es que se administran por vía sistémica.que se dirigen a las articulaciones. Como resultado, interfieren con el sistema inmune en todo el cuerpo y pueden hacer que los pacientes sean susceptibles a los efectos secundarios como las infecciones.
"Queremos utilizar nuestra tecnología de edición de genes como una forma de administrar una terapia dirigida en respuesta a la inflamación localizada en una articulación, a diferencia de las terapias farmacológicas actuales que pueden interferir con la respuesta inflamatoria en todo el cuerpo", dijo Guilak,también es profesor de biología del desarrollo y de ingeniería biomédica y codirector del Centro de Medicina Regenerativa de la Universidad de Washington. "Si esta estrategia resulta exitosa, las células modificadas solo bloquearían la inflamación cuando se liberan señales inflamatorias, como durante un brote artrítico.en esa articulación "
Como parte del estudio, Guilak y sus colegas cultivaron células madre de ratón en un tubo de ensayo y luego utilizaron la tecnología CRISPR para reemplazar un mediador crítico de la inflamación con un inhibidor de TNF-alfa.
"Explotando herramientas de la biología sintética, descubrimos que podíamos volver a codificar el programa que usan las células madre para orquestar su respuesta a la inflamación", dijo Jonathan Brunger, PhD, primer autor del artículo y becario postdoctoral en farmacología celular y molecular enUniversidad de California, San Francisco.
En el transcurso de unos días, el equipo ordenó a las células madre modificadas que crecieran en células de cartílago y produjeran tejido de cartílago. Otros experimentos realizados por el equipo mostraron que el cartílago diseñado estaba protegido de la inflamación.
"Secuestramos una vía inflamatoria para crear células que producen una droga protectora", dijo Brunger.
Los investigadores también codificaron las células madre / cartílago con genes que hicieron que las células se iluminaran al responder a la inflamación, por lo que los científicos pudieron determinar fácilmente cuándo respondían las células. Recientemente, el equipo de Guilak ha comenzado a probar las células madre modificadas en modelos de ratónde artritis reumatoide y otras enfermedades inflamatorias.
Si el trabajo se puede replicar en animales y luego convertirse en una terapia clínica, las células manipuladas o el cartílago cultivado a partir de células madre responderían a la inflamación liberando un fármaco biológico, el inhibidor del TNF-alfa, que protegería el sintéticocélulas de cartílago que creó el equipo de Guilak y las células de cartílago natural en articulaciones específicas.
"Cuando estas células ven TNF-alfa, activan rápidamente una terapia que reduce la inflamación", explicó Guilak. "Creemos que esta estrategia también puede funcionar para otros sistemas que dependen de un circuito de retroalimentación. En la diabetes, por ejemplo, es posiblepodríamos producir células madre que detecten la glucosa y activar la insulina en respuesta. Estamos utilizando células madre pluripotentes, por lo que podemos convertirlas en cualquier tipo de célula, y con CRISPR, podemos eliminar o insertar genes que tienen el potencial de tratar muchostipos de trastornos "
Con la vista puesta en nuevas aplicaciones de este enfoque, Brunger agregó: "La capacidad de construir tejidos vivos a partir de células madre 'inteligentes' que responden con precisión a su entorno abre posibilidades interesantes para la investigación en medicina regenerativa".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Jim Dryden. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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