Adquisición de imágenes en tiempo real de células trasplantadas para la mejora de los tratamientos
La terapia celular supone la administración de células autólogas o alógenas, células madre con fines regenerativos o células diferenciadas, tales como las células inmunitarias para la inmunoterapia. Independientemente del tipo de célula o de la vía de administración, no cabe duda de que se ha realizado un progreso notable con el paso de los años. Sin embargo, la función y el destino de las células trasplantadas no puede vigilarse, si no que el resultado de la terapia celular se basa en la evaluación de mediciones fisiopatológicas. Este problema también dificulta la optimización de los parámetros de la terapia celular para obtener mejores resultados clínicos.
Marcado de las células trasplantadas con nanopartículas de oro
El proyecto nTRACK, financiado con fondos europeos, propuso un método más directo para el rastreo en tiempo real de las células trasplantadas. Su objetivo clave era vigilar la distribución biológica y la viabilidad de las células de una forma segura, no invasiva y sensible. Marc Masa, coordinador del proyecto, explica: «La idea era marcar células trasplantadas con nanopartículas que permitieran el rastreo "in vivo" a largo plazo mediante la adquisición de imágenes clínicas». Los investigadores desarrollaron dos tipos de nanopartículas: nanopartículas basadas en oro y partículas con carcasa de oro y núcleo de hierro. El primero fue completamente caracterizado en cuanto a su toxicidad y destino intracelular, y su producción puede ampliarse en condiciones de buenas prácticas de fabricación. Las nanopartículas con carcasa de hierro y núcleo de hierro se han estudiado en fase preclínica. La investigación de los mecanismos subyacentes de absorción y excreción celular indicaron que las nanopartículas de nTRACK se acumularon en los endosomas y los lisosomas. Los estudios «in vivo» demostraron que las células marcadas con nanopartículas eran detectables hasta veinticuatro días tras la inyección mediante imágenes de tomografía axial computerizada (TAC). Un estudio de prueba de concepto empleó células madre marcadas con nanopartículas para vigilar su destino en tiempo real en un modelo animal de regeneración muscular.
Un modelo predictivo para evaluar la eficacia de los tratamientos
El análisis de la migración y la distribución biológica de las células madre inyectadas también permitió la predicción de la recuperación de lesiones musculares hasta catorce días tras el tratamiento con células madre. Los investigadores integraron características radiómicas extraídas de los datos de TAC preclínicos en una base de datos que se utilizó para entrenar algoritmos de regresión de aprendizaje automático. La incorporación de nanopartículas de oro dentro del tejido de interés establece nuevos estándares para la investigación de diferentes parámetros para protocolos multimodales de adquisición de imágenes. El consorcio realizó una investigación exhaustiva para evaluar la concentración de oro y su impacto, tanto en los protocolos de adquisición de imágenes como de dosimetría. Masa comenta: «Inicialmente, se utilizaron modelos informáticos de ratones y ratas para normalizar la metodología, lo cual validó nuestros resultados simulados con los experimentales. A continuación se creó un modelo de oveja 3D voxelizado para ampliar estas simulaciones de adquisición de imágenes y de dosimetría a animales más grandes». Para traducir estos protocolos a la práctica clínica, los investigadores incorporaron modelos antropométricos que les permitieron determinar los menores niveles de detección de las nanopartículas de oro.
Problemas y perspectivas
nTRACK desarrolló una tecnología sin precedentes para la adquisición de imágenes de células madre que requiere un nuevo marco reglamentario y nuevas directrices. La información generada puede representar un nuevo peldaño para futuras investigaciones y para el posterior desarrollo de las nanopartículas de nTRACK. El consorcio seguirá trabajando en el marco reglamentario, con el objetivo de seguir definiendo esta tecnología y hacerla accesible a cualquier otro grupo de investigación en el campo. La visión para la tecnología de nTRACK es que se pueda utilizar en cualquier tipo de célula madre o de tratamiento basado en células, en los que la adquisición de imágenes y el rastreo de las células siguen siendo un desafío.
Palabras clave
nTRACK, adquisición de imágenes, células trasplantadas, célula madre, terapia celular, nanopartículas de oro, tomografía axial computerizada, aprendizaje automático