Desarrollan un modelo de progeria para avanzar en el conocimiento de la enfermedad

Publicado 07/02/2020 7:44:48CET
Un vaso sanguíneo diseñado con músculo liso y endotelio cultivado a partir de muestras de piel de un paciente mientras fluyen los fluidos.
Un vaso sanguíneo diseñado con músculo liso y endotelio cultivado a partir de muestras de piel de un paciente mientras fluyen los fluidos. - NADIA ABUTALEB, UNIVERSIDAD DE DUKE

MADRID, 7 Feb. (EUROPA PRESS) -

Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han desarrollado el modelo de enfermedad más avanzado para vasos sanguíneos hasta la fecha y lo han utilizado para descubrir un papel único del endotelio en el síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford, una enfermedad genética extremadamente rara causa síntomas parecidos al envejecimiento acelerado en los niños, según publican en la revista 'Stem Cell Reports'.

El modelo es el primero en desarrollar 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 de los vasos sanguíneos diseñados, el modelo revela que el endotelio responde de manera diferente al estrés de flujo y cizallamiento 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.

"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", señala Nadia Abutaleb, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en Duke y coprimera autora del artículo.

"Debido a esto, todo el campo se ha centrado en el músculo liso, y los pocos que han visto el endotelio lo han visto principalmente en un cultivo 2D estático --añade--. Pero hemos descubierto que es necesario trabajar 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.

Se desencadena por un defecto en una proteína llamada progerina que hace que se acumule fuera del núcleo de una célula en lugar de convertirse en parte del sistema de soporte estructural nuclear. Esto hace que el núcleo adopte una forma anormal e inhibe su capacidad de división. Los síntomas resultantes se parecen mucho al envejecimiento acelerado, y los pacientes afectados generalmente mueren de enfermedades cardíacas provocadas por vasos sanguíneos debilitados antes de los 15 años.

"La progeria no se considera hereditaria, porque nadie vive lo suficiente como para transmitirla --explica George Truskey, profesor de ingeniería biomédica de R. Eugene y Susie E. Goodson en Duke--. Debido a que la enfermedad es tan rara, es difícil obtener suficientes pacientes para los 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, incluido 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 que ayudan 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 cultivados 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 --añade Abutaleb--. Sospechábamos que las células endoteliales podrían ser responsables de algunos de los síntomas persistentes en el estudio original, por lo que comenzamos a trabajar para desarrollar vasos sanguíneos con células endoteliales y de músculo liso 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 aparecían cuando las células se analizaban en condiciones dinámicas.

"Uno de los principales hallazgos es que el endotelio progeria responde a las tensiones de flujo y cizallamiento de manera diferente que el endotelio sano", apunta 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 para la progeria afectan los vasos sanguíneos de un paciente.

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