Partículas magnéticas de óxido de ferro podem ser usadas para ajudar os médicos a direcionar as células-tronco para partes específicas do corpo. Aqui, uma barra magnética foi aplicada à cauda durante a injeção. Caso contrário, a maioria das células (marcadas com um corante fluorescente) acabam no fígado e nos pulmões.
Os ímãs podem ser uma ferramenta para direcionar os poderes de cura das células-tronco para tratar condições como doenças cardíacas ou vasculares.
Ao alimentar células-tronco com partículas minúsculas de óxido de ferro, os cientistas da Emory e da Georgia Tech podem usar ímãs para atrair as células para um local específico do corpo após a injeção intravenosa.
Os resultados são publicados online na revista Pequena e aparecerá em uma próxima edição.
O artigo foi resultado da colaboração entre os laboratórios de W. Robert Taylor, MD, PhD, e Gang Bao, PhD. Taylor é professor de medicina e engenharia biomédica e diretor da Divisão de Cardiologia da Emory University School of Medicine. Bao é professor do Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech e da Emory University.
Os co-autores do artigo são pós-doutorandos Natalia Landazuri, PhD, e Sheng Tong, PhD. Landazuri está agora no Instituto Karolinska, na Suécia.
O tipo de células usadas no estudo, células-tronco mesenquimais, não são células-tronco embrionárias. As células-tronco mesenquimais podem ser facilmente obtidas de tecidos adultos, como medula óssea ou gordura. Eles são capazes de se tornarem ossos, células de gordura e cartilagem, mas não outros tipos de células, como músculos ou cérebro. Eles secretam uma variedade de fatores nutritivos e antiinflamatórios, o que poderia torná-los ferramentas valiosas para o tratamento de doenças como doenças cardiovasculares ou doenças auto-imunes.
Nanopartículas de óxido de ferro já foram aprovadas pelo FDA para fins diagnósticos com ressonância magnética (ressonância magnética). Outros cientistas tentaram carregar células-tronco com partículas semelhantes, mas descobriram que o revestimento das partículas era tóxico ou alterava as propriedades das células. As nanopartículas utilizadas neste estudo possuem um revestimento de polietilenoglicol que protege a célula de danos. Outra característica única é que a equipe Emory / Tech usou um campo magnético para empurrar as partículas para as células, em vez de agentes químicos usados anteriormente.
“Conseguimos carregar as células com muitas dessas nanopartículas e mostramos claramente que as células não foram prejudicadas, "Taylor diz." O revestimento é único e, portanto, não houve mudança na viabilidade e talvez ainda mais importante, não vimos nenhuma mudança nas características das células-tronco, como a capacidade de diferenciação. "
"Este foi essencialmente um experimento de prova de princípio. iríamos direcioná-los para um membro específico, um vaso sanguíneo anormal ou mesmo o coração. "
As partículas são revestidas com o polímero não tóxico polietilenoglicol, e tem um núcleo de óxido de ferro com cerca de 15 nanômetros de diâmetro. Para comparação, uma molécula de DNA tem 2 nanômetros de largura e um único vírus da gripe tem pelo menos 100 nanômetros de largura.
As partículas parecem ficar presas nos lisossomas das células, que são partes da célula que decompõem os resíduos. As partículas permanecem por pelo menos uma semana e o vazamento não pode ser detectado. Os cientistas mediram o conteúdo de ferro nas células depois de carregadas e determinaram que cada célula absorveu cerca de 1,5 milhão de partículas.
Uma vez que as células foram carregadas com partículas de óxido de ferro, a equipe da Emory / Tech testou a capacidade dos ímãs de empurrar as células tanto em cultura de células quanto em animais vivos.
Em ratos, um ímã de terras raras em forma de barra poderia atrair células-tronco injetadas para a cauda. O ímã foi aplicado na parte da cauda próxima ao corpo enquanto as células eram injetadas. Normalmente, a maioria das células-tronco mesenquimais se depositaria nos pulmões ou no fígado.
Para rastrear onde as células foram dentro dos ratos, os cientistas rotularam as células com um corante fluorescente. Eles calcularam que a barra magnética tornava as células-tronco 6 vezes mais abundantes na cauda. Além disso, as próprias partículas de óxido de ferro poderiam ser usadas para acompanhar o progresso das células pelo corpo.
"Próximo, planejamos nos concentrar em aplicações terapêuticas em modelos animais, onde usaremos ímãs para direcionar essas células para o local preciso necessário para afetar a reparação e regeneração de novos vasos sanguíneos, "Taylor diz.
