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Los científicos están explorando la formación de órganos artificiales como reservas de energía en tejidos dañados.

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Madrid, 14 de septiembre (Europa Press) –

Según investigadores surcoreanos en el artículo de portada de la revista Nature Catalysis, los científicos están explorando la posibilidad de crear órganos artificiales hechos de la unión de exosomas que pueden actuar como reservas de energía en los tejidos dañados.

El cuerpo humano está formado por muchos tipos diferentes de células, que contienen pequeñas cajas llamadas órganos que llevan a cabo complejas reacciones bioquímicas. Estas cajas contienen muchas enzimas que trabajan juntas para realizar funciones celulares vitales.

Investigadores del Centro para la Mente y la Materia Viva en Ciencias Básicas (IPS) en Corea del Sur han logrado recientemente seguir estas cajas nanoespaciales para crear mitocondrias artificiales. Dicen que la tecnología podría usarse para crear órganos sintéticos capaces de entregar ATP u otras moléculas útiles a las células en tejido dañado o enfermo.

Esto se logró mediante la replicación de “exosomas” de pequeñas vesículas (de unos 120 nm de diámetro) que las células utilizan para la señalización intercelular. Los investigadores realizaron experimentos utilizando gotitas de microfluidos, que produjeron gotitas diminutas (de aproximadamente 10 micrones de diámetro) similares a las células convencionales. Primero partieron para facilitar la fusión controlada de estos exosomas en gotitas, evitando una fusión innecesaria.

Para ello, recubrieron las superficies de los exosomas con moléculas llamadas catecol, un agente sellador que forma complejos con iones metálicos. Esto, a su vez, se hizo uniendo el cátodo con anticuerpos activados en marcadores celulares específicos como CD9.

La característica compleja del cataclismo le permite activar conexiones entre exosomas cuando se mezcla con iones metálicos como Fe3 +. La fusión de la membrana se produce cuando los catéteres de superficie se adhieren al hierro y acercan las vesículas entre sí.

Los investigadores primero probaron la efectividad de este sistema cargando un tipo de exosoma con calcine-co 2+ y el otro con EDTA. Cuando los dos microtúbulos se mezclan y su contenido, el EDTA extrae el Co2 + de la calcineurina y permite que el calcineurio tenga fluorescencia. El equipo se dio cuenta de que habían logrado detectar la señal de fluorescencia y la fusión se confirmó aún más al duplicar el diámetro del exosoma medido.

Estos exosomas personalizados fueron luego precargados con diferentes hornos y enzimas, transformándolos en nanopartículas biométricas. Permite la producción de moléculas biológicas de gran valor mediante la realización local de cambios biológicos imposibles utilizando sondas biológicas convencionales.

El equipo demostró la actividad de esta capa bioquímica de múltiples enzimas combinando glucosa oxidasa (GOX) y peroxidasa de cola de caballo (HRP) en exosomas. GOx primero convierte la glucosa en ácido glucónico y peróxido de hidrógeno.

El HRP convierte el peróxido de hidrógeno generado en la primera reacción en el antioxidante rojo rojo y resorfina, un producto fluorescente. Los investigadores pudieron dar un paso más al agregar una tercera enzima llamada galactosidasa, que convierte la lactosa en glucosa.

A continuación, los investigadores querían saber hasta qué punto estos mini-hornos podrían ser absorbidos por las células. Las células derivadas de tejidos de mamíferos humanos se administraron mediante nano-reactores de exosomas adjuntos, y su localización se observó durante las siguientes 48 horas utilizando varios marcadores y un microscopio de barrido láser confocal (CLSM).

Se ha descubierto que las células pueden captar estos exosomas personalizados principalmente a través de la endocitosis, junto con muchos otros mecanismos. Además, probaron los dos sistemas enzimáticos GOX-HRP anteriores en células y encontraron que los exosomas unidos eran capaces de formular con éxito productos fluorescentes incluso dentro de las células.

Utilizando este conocimiento, el equipo intentó crear una mitocondria artificial capaz de producir energía dentro de las células. Con este fin, la ATP sintasa y la oxitocina Po3 se reorganizaron en exosomas anteriores que contenían GOx y HRP, respectivamente. A su vez, estos exosomas se unieron para formar nano-reactores productores de ATP utilizando glucosa y diotiridol (DDT).

Los exosomas adheridos pudieron penetrar profundamente en el núcleo de un tejido esférico sólido y producir ATP en su entorno hipóxico. Las funciones de estos órganos simples se redujeron significativamente en la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Por el contrario, las enzimas libres no pueden penetrar en el interior de estas esporas de células compactas.

“Juntos, estos resultados revelan el potencial de los exosomas como nano-reactores que regulan la actividad metabólica de las células dentro de las espiroquetas y reducen el daño celular causado por la hipoxia”, dice el autor CHO Yoon-Kyoung. Se espera que las nuevas investigaciones sobre estas prótesis sientan un nuevo precedente en diversos campos como el diagnóstico y el tratamiento, la biotecnología, la medicina y el medio ambiente.

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Redacción Prensa
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