Investigadores del FAMU-FSU College of Engineering han desarrollado un novedoso método para estudiar la degradación de proteínas dentro de las células inmunitarias. Este enfoque se basa en el uso de micropartículas diseñadas que permiten un seguimiento y análisis más eficaz de los procesos de degradación en comparación con los métodos tradicionales.
El estudio, publicado en ACS Applied Materials & Interfaces, tiene importantes implicaciones para el tratamiento de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer y trastornos autoinmunes. Según Jingjiao Guan, profesor en el Departamento de Ingeniería Química y Biomédica y coautor del trabajo, «aún hay mucho que desconocemos sobre cómo las células ingieren y eliminan los restos de tejido o patógenos en el proceso de fagocitosis». Con esta investigación, se pretende proporcionar una nueva herramienta que ayude a los científicos a comprender mejor este proceso.
Innovación en el estudio de la fagocitosis
El estudio se centra en la manera en que las proteínas y péptidos se degradan dentro de los fagosomas, que son compartimentos especializados en las células inmunitarias responsables de descomponer partículas extranjeras o células muertas. A pesar de su papel crucial en diversas respuestas inmunitarias, los mecanismos exactos de degradación de proteínas y péptidos en estos compartimentos han permanecido oscuros.
La innovación desarrollada por el laboratorio de Guan consiste en micropartículas diseñadas que imitan estructuras biológicas naturales. Estas partículas pueden incorporar uno o más tipos de proteínas o péptidos junto con otros materiales en una estructura bien definida, lo que las hace especialmente valiosas para simular la composición y estructura complejas de partículas reales. Utilizando técnicas avanzadas de microfabricación, el equipo combinó proteínas y péptidos con el polímero polin-isopropilacrilamida (PNIPAM), un material ideal para rastrear y controlar la actividad de las micropartículas bajo diferentes condiciones, como la temperatura.
El enfoque de Guan permite que estas micropartículas sean fagocitadas y procesadas por las células inmunitarias, ofreciendo un modelo único para estudiar los mecanismos de degradación celular.
Este avance tiene significativas implicaciones para el ámbito médico, especialmente en la comprensión del comportamiento del sistema inmunitario en enfermedades como el cáncer, lesiones de la médula espinal y trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer. Al demostrar un nuevo método para analizar la degradación de proteínas dentro de las células inmunitarias, el estudio de Guan abre la puerta a una exploración más profunda de las respuestas inmunitarias y las posibles estrategias terapéuticas.
Uno de los aspectos más prometedores de la investigación es su aplicación potencial al Alzheimer. La siguiente fase del proyecto implica investigar la degradación del péptido beta-amiloide, una proteína asociada con esta enfermedad, utilizando las micropartículas diseñadas. Esto podría proporcionar nuevos conocimientos sobre la progresión de la enfermedad y ayudar a identificar objetivos para intervenciones terapéuticas.
Los investigadores del FAMU-FSU College of Engineering trabajaron en colaboración con el College of Medicine de la FSU en este estudio. Yi Ren, profesor en el College of Medicine y coautor del trabajo, destacó que «colaborar con el Dr. Guan ha sido una oportunidad emocionante para unir la ingeniería y la medicina». Este enfoque innovador para estudiar el comportamiento de las células inmunitarias representa un paso significativo hacia una comprensión más profunda de los mecanismos de las enfermedades.
El equipo de Guan está solicitando subvenciones para avanzar en su investigación y expandir el estudio de las aplicaciones de las micropartículas en enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario. Estas partículas pueden ser utilizadas con cualquier proteína o péptido que pueda ser purificado y disuelto en agua, convirtiéndolas en herramientas útiles para estudiar todo tipo de materiales biológicos. Hasta ahora, no se ha realizado un estudio exhaustivo que compare cómo diferentes tipos de células inmunitarias descomponen diversas proteínas y péptidos dentro de los fagosomas, algo que ahora es posible gracias a estas micropartículas diseñadas.
Con la mejora de sus técnicas y la exploración de aplicaciones adicionales, los investigadores esperan contribuir al desarrollo de tratamientos para más trastornos inmunitarios y neurodegenerativos.
