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Nanotecnología permitiría nuevo tratamiento para la arritmia cardíaca

ANN ARBOR– Una nueva nanopartícula desarrollada por investigadores de la Universidad de Michigan podría ser la clave para una terapia dirigida para la arritmia cardíaca, una condición que hace que el corazón lata de manera irregular y puede conducir a un ataque cardíaco y accidente cerebrovascular. 

Fotos microscópicas muestran un miocito de célula cardíaca (arriba) y una célula de fibroblastos adjunta (parte inferior) en el corazón de una rata, después de la inyección de la nueva nanopartícula. En el segundo cuadro, la luz roja se ha aplicado. El color rojo indica que el miocito, que causa arritmia cardiaca, ha muerto, mientras que los fibroblastos se mantienen intactos. Crédito de imagen: U.M.R. Avula et al., Universidad de Michigan.

La enfermedad afecta a más de 4 millones de estadounidenses y causa más de 750.000 hospitalizaciones y 130.000 muertes por año en los EE.UU. solamente. 

El nuevo tratamiento utiliza la nanotecnología para, con precisión, orientar y destruir las células dentro del corazón que causan la arritmia cardiaca. En estudios desarrollados en roedores y ovejas, el equipo de la U-M encontró que el tratamiento mata con éxito las células que causan arritmia cardíaca, dejando a las células circundantes ilesas. Sus resultados se detallan en un nuevo estudio publicado en la revista Science Translational Medicine. 

La arritmia cardíaca es causada por el mal funcionamiento de un determinado tipo de células del músculo cardíaco, que normalmente ayudan a regular los latidos del corazón. Hoy en día, la enfermedad se trata con fármacos que pueden tener efectos secundarios graves. También se puede tratar con un procedimiento llamado ablación cardíaca donde se queman las células que están funcionando mal utilizando un láser. El láser también puede dañar las células y tejidos circundantes.

El equipo , dirigido por el doctor Jérôme Kalifa, cardiólogo y profesor asistente de medicina interna, y Raoul Kopelman, profesor de química, física y física aplicada, se propusieron atacar y destruir las células con una técnica más precisa que usa niveles bajos de luz roja en lugar del láser de alta potencia.

Ampliamente utilizada en la actualidad para tratar el cáncer, la técnica requiere que los médicos marquen las células no deseadas con un químico que las hace sensibles a la luz roja de bajo nivel. Entonces la luz roja destruye las células marcadas, dejando el tejido circundante sano y salvo. 

“Lo bueno de este tratamiento es que es preciso hasta el nivel de células individuales”, dijo Kopelman. “Las drogas repartidas por todo el cuerpo y láseres de alta potencia queman tejido en el corazón. Este tratamiento es mucho más fácil y mucho más seguro.”

El gran reto de adaptar la terapia a las células del corazón era desarrollar una nanopartícula lo suficientemente pequeña para penetrar en los poros minúsculos dentro de capilares del corazón, pero lo suficientemente grande como para llevar la carga química necesaria para hacer el trabajo.

“En nuestro trabajo de cáncer, se utilizó nanopartículas de unos 120 nanómetros de tamaño”, dijo Kopelman. “Para trabajar en el interior del corazón, necesitábamos desarrollar una partícula que hiciera el mismo trabajo, pero que sólo tuviera seis nanómetros de tamaño.” 

Increíblemente pequeña incluso para los estándares de la nanotecnología, la partícula debía poder empacar el químico sensible a la luz, un aminoácido que sólo puede ser absorbido por un tipo específico de células del músculo cardíaco, y un recubrimiento químico natural para camuflar el químico del sistema inmunológico.

En última instancia, el equipo Kopelman, incluyendo investigador post-doctoral HK Yoon y candidato a doctor Chang Lee, diseñaron y sintetizaron una partícula en forma de estrella de polietileno glicol-un material aprobado por la FDA y que es ampliamente utilizado. La partícula tiene ocho tentáculos a nanoescala, que ofrece un montón de puntos para fijar los productos químicos necesarios para el proceso. La partícula fue puesta a prueba por Uma Mahesh Reddy Avula, un especialista en laboratorio de investigación en medicina interna. 

Animado por el rendimiento de la técnica en estudios animales, Kalifa y Kopelman creen que el siguiente paso es comenzar los ensayos en humanos utilizando la tecnología. El equipo también está trabajando para idear un método para producir mayores cantidades de nanopartículas bajo estándares de calidad farmacéutica. Aunque el tratamiento ampliamente disponible en base a la tecnología tardaría al menos cinco años en ser desarrollado, Kopelman es optimista que será utilizado para tratamientos.

El documento se titula  “Cell-selective arrhythmia ablation for photomodulation of heart rhythm.”  El financiamiento fue proporcionado por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre. La universidad está buscando protección de patentes para la propiedad intelectual.