Imágenes de colágeno: ¿una nueva técnica terapéutica?
N-glicanos de corazón de rata detectados mediante espectrometría de masas por imágenes. Izquierda: Sección de tejido fijo de corazón de rata. Ao-aorta; válvula aórtica AV; MV-válvula mitral; LV- ventrículo izquierdo. Derecha: tres N-glucanos con ubicación espacial única que se alinean con la aorta (azul), la válvula aórtica (rosa) o los ventrículos (verde). Crédito: Dra. Peggi Angle de la Universidad Médica de Carolina del Sur
El infarto de miocardio, o ataque al corazón, afecta a más de 800 000 personas en los EE. UU. cada año. Después de un ataque cardíaco, se forma una cicatriz en el corazón, lo que conduce a una función cardíaca más deficiente y, en última instancia, podría conducir a una insuficiencia cardíaca. Las opciones de tratamiento actuales son limitadas y tienen efectos secundarios de gran alcance. Usando una técnica de imágenes desarrollada recientemente, investigadores de la Universidad Médica de Carolina del Sur, en colaboración con investigadores del Instituto del Corazón de la Universidad de Ottawa en Canadá (el equipo BEaTS), revelaron nuevos conocimientos sobre cómo los materiales de colágeno inyectables tienen potencial terapéutico en el tratamiento de ataques al corazón. El equipo de investigadores de MUSC estuvo dirigido por Peggi Angel, Ph.D., profesora asociada en la Facultad de Medicina. Sus hallazgos se publicaron en línea en el Journal of the American Society for Mass Spectrometry el 29 de octubre de 2021.
«Antes, nuestro colaborador solo podía detectar el objetivo de la terapia», explicó Angel, «mientras que nosotros podemos detectar el péptido de colágeno terapéutico. Sabemos dónde se ha propagado en el infarto de miocardio. Creo que es una mejor manera de detectar la eficacia del tratamiento y debería conducir a nuevas terapias, ya que sabremos la molécula exacta vinculada al sitio de curación. «
En este estudio, el equipo de Angel usó hidrogeles de colágeno para estudiar cómo el colágeno introducido afecta e interactúa con las cicatrices de un ataque al corazón. Los hidrogeles son grandes grupos de moléculas que consisten principalmente en agua. El alto contenido de agua los hace útiles en la terapéutica porque pueden realizar tratamientos y ser aceptados en el cuerpo. Usando una nueva técnica, pudieron distinguir entre el colágeno de la cicatriz del corazón y los biomateriales introducidos, así como analizar su distribución a lo largo de la herida del ataque al corazón.
El colágeno es una proteína bien conocida que se usa a menudo en la dieta y empresas de cuidado de la piel. Hay 28 proteínas de colágeno diferentes que se encuentran en todo el cuerpo y cada una tiene múltiples funciones, según su estructura y ubicación. Angel y sus colegas estudiaron los colágenos fibrilares, que son diferentes a los que se encuentran en los productos de la tienda, en la cicatrización de heridas en el corazón.
«Es una secuencia muy específica en comparación con lo que se puede encontrar en la etiqueta de un suplemento de colágeno disponible comercialmente», explicó Angel.
Usando un material de colágeno inyectable, el equipo de BEaTS desarrolló un material terapéutico que se localiza en el área del ataque cardíaco. “El biomaterial elaborado por el equipo de BEaTS mantiene la terapia en un lugar determinado, como la cicatriz”, explica Ángel. «Las células pueden sentir la presencia de biomateriales y cambiar la forma en que responden».
Para ver adónde iba el colágeno terapéutico introducido, Angel utilizó MALDI-IMS, espectrometría de masas con imágenes de desorción/ionización láser asistida por matriz. La espectrometría de masas es una técnica relativamente nueva que puede detectar moléculas cargadas de muestras de tejido.
«La espectrometría de masas detecta iones, una molécula que tiene una carga positiva o negativa, como un pequeño imán. La espectrometría de masas funciona guiando ese pequeño imán a un detector, y podemos usar diferentes formas de dirigirlos para detectar diferentes tipos de moléculas», dijo Angel.
Un método de detección es IMS, o espectrometría de masas de imágenes. En MALDI-IMS, los investigadores pueden ubicar iones en una ubicación particular en el tejido, en este caso el corazón. Esto permite a los investigadores recopilar información espacial sobre tratamientos potenciales, lo cual es valioso para desarrollar terapias.
En este estudio, ratones de laboratorio sufrieron un ataque cardíaco experimental. Luego, los ratones fueron tratados con hidrogeles de colágeno recombinante humano inyectados directamente en el músculo cardíaco y monitoreados por MALDI-IMS. Para identificar los colágenos inyectados, en lugar de los colágenos producidos naturalmente en el ratón, los investigadores inyectaron colágeno humano. Debido a que las proteínas de colágeno son únicas para cada especie, los diferentes colágenos pueden detectarse mediante un espectrómetro de masas.
El trabajo de Angel y su equipo ofrece una nueva técnica para estudiar las inyecciones de biomateriales. Los estudios anteriores solo fueron capaces de detectar el resultado final de un tratamiento en particular, pero este estudio permite la visualización del tratamiento y su propagación por todo el corazón y el área de la herida. Al analizar cómo se distribuyen los tratamientos y las terapias a lo largo de una herida, los investigadores pueden evaluar la efectividad de las terapias y, con suerte, desarrollar técnicas nuevas y más limpias para evitar los efectos secundarios.
En el futuro, IMS podría usarse para orientar las terapias. son más efectivos y determinan la ubicación y el momento adecuados para la entrega. Las técnicas anteriores generalmente requerían que los investigadores supieran y etiquetaran lo que estarían buscando de antemano. La espectrometría de masas no requiere conocimientos o información previos para realizar experimentos y, por lo tanto, permite descubrimientos novedosos.
«Por lo general, se necesita algún tipo de etiqueta o molécula conocida para apuntar. La espectrometría de masas se usa fácilmente como técnica de descubrimiento. Podemos detectar todo tipo de moléculas, desde metabolitos hasta lípidos, proteínas e incluso ADN», dijo Angel.
Esto, combinado con una mayor comprensión de cómo la dinámica del colágeno puede afectar la función cardíaca, ayuda a los investigadores a desarrollar nuevas terapias que conduzcan a un corazón más funcional después de un ataque al corazón. El objetivo de Angel, dijo, es continuar desarrollando formas innovadoras de visualizar y tratar enfermedades.
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Identificación de huesos antiguos escaneando el colágeno que contienen mediante espectrometría de masas Más información: Cassandra L. Clift et al, Evaluation of Therapeutic Collagen-Based Biomaterials in the Infarcted Mouse Heart por Espectrometría de masas con imágenes MALDI dirigidas a matriz extracelular, Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas (2021). DOI: 10.1021/jasms.1c00189 Proporcionado por Medical University of South Carolina Cita: Imágenes de colágeno: ¿una nueva técnica terapéutica? (2022, 19 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-imaging-collagen-technique-therapeutics.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.