L’objectiu de la tesi doctoral de la Dra. Laura Ballcells, defensada recentment a IQS-URL, és un estudi multidisciplinari sobre el desenvolupament de sistemes avançats de transfecció cel·lular que puguin ser utilitzats per afrontar el repte de transfectar cèl·lules mare.
Imatges de cèl·lules HeLa fetes amb microscopi confocal.
L’actual transferència de coneixement des de les àrees d’investigació en tecnologies nano i bio, relacionades amb salut, a les indústries biofarma es duu a terme mitjançant l’ús de diferents estratègies de recerca, com son la teràpia gènica, la teràpia cel·lular i l’enginyeria de teixits, entre d’altres. Malgrat tot, aquesta transferència és limitada i menys del 10% de les nanomedicines descrites a la bibliografia acaben al mercat. Una de les raons d’aquest baix èxit és que en el dissenys d’aquestes nanomedicines es consideren les cèl·lules com a ‘caixes negres’, d’on entren i surten les molècules, però es presta poca atenció als processos cel·lulars que regeixen els resultats de les teràpies.
Amb la idea d’intentar accedir i entendre el que succeeix dins d’aquestes ‘caixes negres’ – les cèl·lules – , la Dra. Laura Balcells ha realitzat a IQS la seva tesi doctoral, defensada recentment, sota el títol “Estudi multidisciplinari per al desenvolupament de sistemes de transfecció millorats”. En aquesta recerca s’han estudiat els mecanismes cel·lulars implicats en la internalització i la transfecció de cèl·lules i s’han desenvolupat nous sistemes millorats de lliurament de material genètic a l’interior cel·lular. Així mateix, s’han desenvolupat sistemes de transfecció amb eficiències que podrien ser utilitzats per superar l’enorme repte de transfectar cèl·lules mare, i amb un potencial d’aplicació en teràpia cel·lular.
La tesi ha estat realitzada al Grup de recerca d’Enginyeria de Materials (GEMAT) d’IQS, sota la direcció de la Dra. Anna Cascante i del professor Dr. Salvador Borrós.
Nous sistemes de ‘gene delivery’
La recerca que ha dut a terme la Dra. Balcells ha permès estudiar els mecanismes cel·lulars que intervenen en la internalització de les NPs i en la transfecció de cèl·lules, utilitzant nanopartícules multi-components. Concretament, s’han emprat sistemes de lliurament de gens compostos de poliplexes fets amb OM-pBAE (polímer biocompatibles) i pDNA (material genètic), combinats amb nanopartícules metàl·liques d’or o ferro (SPIONs), que han permès accedir a les cèl·lules i estudiar els processos intra i intercel·lulars que dicten el destí dels vectors internalitzats – l’autofàgia i la producció d’exosomes.
Així mateix, s’ha pogut estudiar la interacció d’aquestes nanopartícules multi-components amb les proteïnes i demostrar que aquest fenomen és clau per a la seva internalització cel·lular.
Finalment, amb el coneixement generat tant sobre els mecanismes cel·lulars subjacents a la transfecció cel·lular com sobre l’efecte de la corona proteica en els perfils d’internalització cel·lular de les diferents nanopartícules emprades, s’ha proposat l’aplicació dels nous sistemes de gene delivery en un repte encara més desafiant, com és la modificació de les cèl·lules mare mesenquimals per al seu ús posterior en estratègies de teràpia cel·lular.
Aquesta tesi ha estat finançada a través del programa de Beques IQS per a la realització de tesis doctorals.