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Sondas de oro para el seguimiento de células madre en un organismo vivo

El empleo de células madre en medicina regenerativa (MR) requiere métodos eficaces de seguimiento celular. En este sentido, la combinación de herramientas de nanotecnología con nuevas técnicas de imagen se ha posicionado como un método muy útil para lograr un seguimiento celular preciso.
Sondas de oro para el seguimiento de células madre en un organismo vivo
La terapia con células madre tiene un potencial sin precedentes para tratar una gran variedad de enfermedades en MR. Sin embargo, muchas de las estrategias terapéuticas basadas en el empleo de células madre fracasan antes de que puedan ser empleadas en la práctica clínica. En este contexto, su transferencia clínica se vería facilitada gracias a la optimización de la capacidad para rastrear el destino de células madre trasplantadas y evaluar la eficacia del injerto.

Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea NANOSTEMCELLTRACKING (Nanoparticle probes for photoacoustic tracking of stem cell) desarrollaron un nuevo método de seguimiento de células madre in vivo empleando nanotubos de oro como sondas para el marcaje celular y una técnica de imagen denominada tomografía optoacústica multiespectral (MSOT) para la detección celular.

El empleo de la MSOT supone la irradiación de la muestra con luz pulsada, cuya absorción provoca una expansión térmica que, a su vez, favorece la generación de ondas de presión que, finalmente, dan lugar a una señal de ultrasonidos que puede ser transformada en una imagen. Por tanto, esta técnica emplea luz como fuente de excitación y ultrasonidos para la detección, proporcionando una resolución excelente hasta una profundidad de cinco centímetros en el tejido.

Los investigadores emplearon nanotubos de oro como agentes de contraste para la MSOT, ya que estos tienen una fuerte capacidad para absorber radiación en el infrarrojo cercano, la región del espectro donde la absorción del tejido biológico es mínima.

La fase inicial del proyecto se centró en la optimización de la síntesis de nanobarras de oro para el marcaje de células madre. En concreto, los investigadores modificaron nanobarras de oro con cortezas de sílice para evitar la agregación intracelular. Los ensayos de toxicidad revelaron que las nanobarras de oro modificadas no eran tóxicas y que no afectaban al potencial de diferenciación de las células madre.

La evaluación in vivo demostró una sensibilidad extraordinaria de todo el sistema de marcaje y detección celular. Este fue capaz de rastrear hasta diez mil células marcadas con nanobarras de oro durante veinte días con una resolución de doscientas micras. A diferencia de otras técnicas ópticas, la MSOT permitió el seguimiento de injertos marcados con una resolución espacial excelente en tres dimensiones dentro de los tejidos.

Los investigadores evaluaron asimismo el potencial de las nanobarras de oro para llevar a cabo simultáneamente el marcaje y la detección de dos poblaciones celulares. Estos emplearon nanobarras de oro con tamaños distintos para marcar y rastrear células diferentes in vivo. La preservación de las características de absorción de las nanobarras de oro permitió diferenciar las dos poblaciones celulares y realizar ensayos de co-localización.

Los descubrimientos del proyecto tienen una gran relevancia para las áreas de la oncología experimental y clínica, que pueden beneficiarse de la capacidad para seguir células. La posibilidad de detectar e identificar células en tiempo real podría ayudar a mejorar la comprensión de su potencial inmunoterapéutico y a optimizar el diseño de fármacos.

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Palabras clave

Células madre, medicina regenerativa, seguimiento celular, nanobarras de oro, tomografía optoacústica multiespectral
Número de registro: 190982 / Última actualización el: 2017-02-01
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