Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han desarrollado el modelo de enfermedad más avanzado para los vasos sanguíneos hasta la fecha y lo han utilizado para descubrir un papel único del endotelio en el Síndrome de Progeria Hutchinson-Gilford. Llamado progeria para abreviar, la enfermedad genética devastadora y extremadamente rara causasíntomas similares al envejecimiento acelerado en niños.
El modelo es el primero en hacer crecer tanto el músculo liso como el revestimiento interno, o endotelio, capas de vasos sanguíneos de células madre derivadas de la propia piel del paciente. Combinado con una configuración experimental avanzada que empuja los medios de cultivo que modelan la sangre a través delEl modelo revela que el endotelio responde de manera diferente al flujo y al esfuerzo cortante con progeria que cuando está sano.
El estudio muestra que un endotelio enfermo solo es suficiente para producir síntomas de progeria, y también demuestra una nueva forma de estudiar los vasos sanguíneos en modelos 3D dinámicos para comprender y probar mejor los tratamientos para enfermedades graves.
Los resultados aparecen en línea el 6 de febrero en la revista Informes de células madre .
"El endotelio expresa la proteína tóxica que causa los síntomas de la progeria, pero lo hace a niveles mucho más bajos que la capa externa de los vasos sanguíneos hechos de músculo liso", dijo Nadia Abutaleb, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en Duke y compañía.-primer autor del artículo. "Debido a esto, todo el campo se ha centrado en el músculo liso, y los pocos que han observado el endotelio lo han visto principalmente en una cultura 2D estática. Pero hemos descubierto que es necesariotrabajar dinámicamente en tres dimensiones para ver los efectos completos de la enfermedad "
La progeria es una enfermedad genética no hereditaria causada por una mutación aleatoria de un solo punto en el genoma. Es tan raro y tan mortal que solo se sabe que alrededor de 250 personas viven actualmente con la enfermedad en todo el mundo.
La progeria se desencadena por un defecto en una proteína llamada progerina que hace que se acumule fuera del núcleo de una célula en lugar de formar parte del sistema de soporte estructural nuclear. Esto hace que el núcleo adopte una forma anormal e inhibe su capacidad de dividirseLos síntomas resultantes se parecen mucho al envejecimiento acelerado, y los pacientes afectados generalmente mueren de enfermedades cardíacas causadas por vasos sanguíneos debilitados antes de los 15 años.
"La progeria no se considera hereditaria, porque nadie vive lo suficiente como para transmitirla", dijo George Truskey, Profesor de Ingeniería Biomédica R. Eugene y Susie E. Goodson en Duke. "Debido a que la enfermedad es tan rara, eses difícil obtener suficientes pacientes para ensayos clínicos. Esperamos que nuestra plataforma brinde una forma alternativa de probar los numerosos compuestos en consideración "
Los vasos sanguíneos son difíciles de simular porque sus paredes tienen múltiples capas de células, incluidos el endotelio y los medios. El endotelio es el revestimiento más interno de todos los vasos sanguíneos que interactúa con la sangre circulante. Los medios están hechos principalmente de células musculares lisas queayuda a controlar el flujo y la presión de la sangre.
En 2017, el laboratorio Truskey diseñó la primera plataforma 3D para analizar los vasos sanguíneos crecidos a partir de células de la piel tomadas de pacientes con progeria. Los vasos sanguíneos exhibieron muchos de los síntomas observados en personas con la enfermedad y respondieron de manera similar a los productos farmacéuticos.
"Si bien las células del músculo liso en nuestro estudio anterior fueron creadas usando células de pacientes con progeria, las células endoteliales no lo fueron", dijo Abutaleb. "Sospechamos que las células endoteliales podrían ser responsables de algunos de los síntomas persistentes en el estudio original, así que comenzamos a trabajar para desarrollar vasos sanguíneos con músculo liso y células endoteliales derivadas del mismo paciente "
Al cultivar con éxito células endoteliales derivadas de pacientes con progeria, los investigadores pudieron crear un modelo más completo de la enfermedad. También probaron la contribución única del endotelio a los síntomas de la enfermedad al mezclar el endotelio deteriorado con un músculo liso sano.
Descubrieron que un endotelio enfermo solo era suficiente para producir muchos de los síntomas de la progeria, pero que estos resultados solo aparecieron cuando las células se probaron en condiciones dinámicas.
"Uno de los principales hallazgos es que el endotelio progeria responde al flujo y al esfuerzo cortante de manera diferente al endotelio sano", dijo Abutaleb.
Los vasos sanguíneos sanos del nuevo modelo respondieron a los productos farmacéuticos con más fuerza que en documentos anteriores, y los vasos sanguíneos enfermos mostraron una mayor caída en la funcionalidad. Con este modelo avanzado en la mano, el equipo ahora está comenzando a investigar cómo los medicamentos nuevos y actuales parala progeria afecta los vasos sanguíneos de un paciente.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R01 HL138252-01, UH3TR000505, UH3TR002142 y la National Science Foundation GRFP Grants # 1106401 y DGE1644868.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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