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Las estructuras inyectables y autoensamblables 'podrían combatir el cáncer'
Una inyección no quirúrgica de "biomaterial programable" - capaz de ensamblarse espontáneamente en una estructura tridimensional cuando está dentro de un organismo vivo - podría combatir y prevenir el cáncer y otras enfermedades graves, según un proyecto conjunto de investigadores de Harvard en el Instituto Wyss. para la Ingeniería Biológicamente Inspirada y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, ambas en Cambridge, MA.
Las varillas de sílice mesoporosas se ensamblan espontáneamente para formar un andamio 3D poroso. El andamio 3D tiene muchos rincones y grietas y es lo suficientemente grande como para albergar a decenas de millones de células inmunitarias reclutadas.
Crédito de la imagen: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard
Los equipos de Harvard están investigando el uso de varillas biodegradables, conocidas como barras de sílice mesoporosas (MSR), para administrar medicamentos mediante una inyección. Cuando los medicamentos llegan al sitio de vacunación, se ensamblan espontáneamente en un andamio tridimensional, de una manera que los investigadores comparan con verter una caja de cerillas en una pila sobre una mesa.
Decenas de millones de células dendríticas pululan hacia la estructura y se instalan dentro de los rincones y grietas del andamio MSR. Estas células de "vigilancia" monitorean el cuerpo; cuando se detecta una presencia dañina, desencadenan una respuesta inmune.
"Podemos crear estructuras tridimensionales usando una administración mínimamente invasiva para enriquecer y activar las células inmunes de un huésped para atacar y atacar las células dañinas in vivo", dice el autor principal del estudio David Mooney, PhD, que es miembro del Wyss Institute Core Faculty y Robert P. Pinkas Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS).
El estudio es el primero en utilizar andamios de sílice mesoporosos para reclutar células inmunes
El co-autor principal, Jaeyun Kim, PhD, profesor asistente de Ingeniería Química en la Universidad Sungkyunkwan y ex becario postdoctoral del Instituto Wyss, explica más:
"Las partículas de sílice mesoporosa de tamaño nanométrico ya se han establecido como útiles para manipular células individuales desde el interior, pero esta es la primera vez que las partículas más grandes, en el rango de micras, se utilizan para crear un andamio 3D in vivo que puede reclutar y atrae a decenas de millones de células inmunitarias ".
Cuando los MSR se construyen en el laboratorio, las varillas se construyen con muchos agujeros pequeños, "nanopores", que se pueden cargar con los medicamentos necesarios para combatir las infecciones. Cuando las células dendríticas se reclutan desde el cuerpo hasta el andamio, se liberan las drogas contenidas en los nanoporos, lo que desencadena una respuesta inmune en las células dendríticas.
Una vez activadas en una respuesta inmune, las células dendríticas salen del andamio, viajando a los nódulos linfáticos, donde dirigen el sistema inmune para atacar células específicas, como las células cancerosas. Mientras tanto, la estructura MSR se biodegrada y se disuelve de forma natural.
Una imagen de microscopio muestra muchas de las células dendríticas del sistema inmune que se recogieron de un andamio tridimensional 3 días después de la inyección in vivo.
Crédito de la imagen: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard
"Aunque en este momento nos estamos centrando en desarrollar una vacuna contra el cáncer, en el futuro podríamos manipular qué tipo de células dendríticas u otros tipos de células inmunes se reclutan en el andamio 3D mediante el uso de diferentes tipos de citoquinas liberadas de los MSR, ", dice la coautora Aileen Li, una estudiante graduada que cursa su doctorado en bioingeniería en Harvard SEAS.
"Al ajustar las propiedades de la superficie y el tamaño de poro de los MSR, y por lo tanto controlar la introducción y liberación de varias proteínas y fármacos, podemos manipular el sistema inmunitario para tratar múltiples enfermedades", agrega Li.
La vacuna 3D es "altamente efectiva" en ensayos con ratones
Esta novedosa vacuna MSR ha sido probada en ratones y ha demostrado ser "altamente efectiva", según los autores, que publican sus hallazgos en la revista Biotecnología de la naturaleza.
Los investigadores creen que las vacunas podrían estar ampliamente disponibles y desplegarse rápidamente para hacer frente a las epidemias, ya que pueden fabricarse fácil y rápidamente.
Además de combatir infecciones y tipos específicos de células, la vacuna 3D también puede ser una terapia preventiva eficaz, ya que el mismo mecanismo desencadenante de la respuesta inmune podría usarse para fortalecer la resistencia inmune antes de una infección.
El Dr. Donald Ingber, PhD, Director Fundador del Instituto Wyss y profesor de Bioingeniería en Harvard SEAS, dice:
"Las inmunoterapias inyectables que usan biomateriales programables como un poderoso vehículo para administrar tratamientos específicos y cuidados preventivos podrían ayudar a combatir una amplia gama de infecciones mortales, incluidos asesinos mundiales comunes como el VIH y el Ébola, además del cáncer.
Estas vacunas 3D inyectables ofrecen una forma mínimamente invasiva y escalable de administrar terapias que funcionan al imitar la propia respuesta inmune poderosa del cuerpo en enfermedades que previamente han sido capaces de evitar la detección inmune ".
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