El Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, una rama de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), ha otorgado a Yubing Sun, profesor asociado de ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Massachusetts Amherst, un premio Maximizing Investigators’ Research Award de 1,9 millones de dólares para apoyar la exploración de los principios fundamentales detrás del proceso que cierra las brechas causadas por lesiones o crecimiento entre células.
Esta investigación tiene el potencial de impulsar avances en nuestra comprensión de la curación de heridas, las terapias de regeneración celular y el desarrollo embrionario.
Los huecos investigados tienen un tamaño de entre 0,5 y 5 milímetros, lo que es más relevante desde el punto de vista fisiológico y comparativamente grande en este campo.
“Por lo general, cuando la gente estudia esos procesos de cierre de brechas, dejan un espacio muy pequeño, de apenas unas pocas células. Esto es más grande que eso, no solo unas pocas células, sino miles o más”.
Yubing Sun, profesor asociado de Ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Massachusetts Amherst
“Nuestro principal objetivo es llegar a una buena comprensión teórica de cuáles son las contribuciones individuales de los factores individuales a este proceso”, afirma.
“Cuando hay múltiples factores involucrados a la vez, ¿cuál de ellos regula a los demás?” Como ejemplo de un proceso de cierre de brechas, señala el cierre del tubo neural durante el desarrollo embrionario.
“Es un proceso bien estudiado en modelos animales, pero como ingenieros, queremos introducir un entorno más controlado para estudiar cómo los factores individuales regulan este proceso”, dice.
Normalmente, en estudios con animales, el investigador manipularía diferentes genes para ver cómo esto afecta al desarrollo.
“Pero todo está cambiando simultáneamente”, explica. “Es realmente difícil controlar los factores individuales”.
En lugar de ello, Sun y su equipo planean crear entornos mecánicos y bioquímicos controlados para poder investigar un factor a la vez. Estos factores incluyen cosas como fuerzas, geometría de los espacios y rigidez de la matriz y del tejido.
Si bien la investigación en sí se centra en comprender los procesos fundamentales del cierre de brechas, Sun señala varios dominios en los que esta investigación podría respaldar avances futuros.
Una de las aplicaciones futuras es la cicatrización de heridas. Sun afirma que ya existe un dispositivo que utiliza una ventosa para estirar la piel y acelerar el proceso de cierre, pero no entienden del todo cómo funciona.
“Por ahora, muchos parámetros se determinan empíricamente, pero si se entiende el proceso, se puede diseñar en base al principio y las cosas se vuelven más eficientes”, afirma.
Otra dirección que puede orientar esta investigación es la regeneración celular.
Sun señala que los ratones recién nacidos y los peces cebra tienen corazones que pueden regenerarse después de una lesión.
“Imaginemos que se cierra esa herida o brecha y las células de la superficie del corazón pueden diferenciarse en esas células musculares del corazón”, dice.
“Pero los humanos no tienen esa capacidad”. Una comprensión profunda del proceso de cierre de brechas podría inspirar futuras terapias para regenerar las células cardíacas.
Sun señala la mecanomedicina, medicamentos capaces de imitar las señales mecánicas que pretende recrear en su laboratorio, como un posible resultado de su actual investigación fundamental.
“No se aplican directamente señales mecánicas, sino que se utiliza un medicamento para imitar ese efecto”, afirma.
