Hidrogeles de guía de luz

El 20 de octubre de 2013 los científicos surcoreanos Seok Hyun Yun y Myunghwan Choi publicaron los resultados que han tenido al crear una nueva técnica llamada hidrogeles de guía de luz, que sirven para poder evaluar la efectividad de las terapias celulares. Este logro científico combina técnicas de vanguardia, como son la optogenética, la bioingenieria de matrices celulares y la ingeniería genética.

¿Qué son los hidrogeles de guía de luz?

Es un gel basado en la mezcla de agua, células HeLa (es una línea de células humanas creada en el laboratorio y que se reproduce de forma ilimitada), y los polímeros biológicos que son flexibles y tienen la capacidad de transmitir y guiar la luz.

¿Cómo se usan los hidrogeles de guía de luz?
Los investigadores usan un cable de fibra óptica para trasplantar los hidrogeles por vía subcutánea. De momento se ha probado en ratones in vivo y se ha comprobado que el método permite detectar y estimular células modificadas por ingeniería genética. Estas células expresan proteínas fluorescentes y al ser activadas ponen en marcha la síntesis de una o varias proteínas. En concreto el grupo de científicos ha eliminando los síntomas de la diabetes al bajar el nivel de glucosa en sangre, aunque no lo explicitan es de suponer que las células modificadas generaban insulina.

¿Qué tienen que ver los hidrogeles de guía de luz con las células madre?

Los investigadores dejan claro que los hidrogeles guía de luz son una forma de comunicarse con precisión con las células que se usan para tener un mayor control de las terapias. El ejemplo del uso para la diabetes, es sólo eso, un ejemplo de las muchas posibilidades que se abren con la técnica de hidrogeles de guía de luz. La novedad es la capacidad de estimular células in vivo con luz y de forma controlada.

Los hidrogeles de guía luz se pueden aplicar con células madre modificadas geneticamente para expresar proteínas fotoactivas que responden a la luz. Gracias a ello permiten resolver muchas de las dudas que pueden surgir de las terapias celulares: ¿han llegado las células a su destino?, ¿están realizando lo que se espera de ellas?, ¿la dosis es correcta?, ¿han sobrevivido una cantidad grande de células?...

En un hidrogel implantado, se conoce la ubicación de las células madre. Además, al permitir a las células recibir y enviar mensajes basados ​​en la luz a través del material transparente, el hidrogel "maximiza la eficiencia de la comunicación" entre las células madre y el resto del mundo. Al combinar hidrogel y proteínas fotoactivas se permite tener células que se puedan activar y desactivar de acuerdo al tipo de luz que se suministra. Es importante aclarar aquí que la optogenética ya dispone de proteínas capaces de detectar diferentes colores de la luz (azul y amarillo), obtenidas de diferentes organismos. Además el hidrogel juega otro papel importante para los tratamientos: ayuda a las células sobrevivir en el interior del cuerpo y estabiliza su entorno.

¿Qué retos tienen que resolver los hidrogeles de guía de luz?

Los investigadores han destacado tres puntos que ellos consideran importantes.

• Células seguras. En la demostración realizada se usaron células HeLa, que son potencialmente tumorigénicas, por lo que hay que comprobar que es posible una aplicación usando otras líneas celulares más seguras. En principio lo ideal sería usar células madre adultas del propio paciente modificadas genéticamente, algo que hay que desarrollar. 
• Creación de patrones tridimensionales. La aplicación actual sólo sirve para crear capas de gel delgadas, pero de momento no es posible usarlo para otras formas geometricas con mayor volumen.
• Biodegradabilidad. Conseguir que tras la terapia desaparezcan los componentes implantados es el tercero de los problemas que los investigadores admiten que hay que superar.