El tratamiento del cáncer suele implicar cirugía, radioterapia, quimioterapia, terapia hormonal o terapia biológica. Un oncólogo puede utilizar una terapia o una combinación de métodos, dependiendo del tipo y localización del cáncer, si la enfermedad se ha extendido, la edad del paciente y la salud general, y otros factores.

En Georgia Tech, los investigadores están llevando a cabo muchas direcciones diferentes hacia el mejoramiento de los métodos actuales de tratamiento para el cáncer y el desarrollo de nuevas técnicas terapéuticas, incluyendo:

- Atacar el cáncer de las células madre;

- Mejora de la radioterapia;

- Por ejemplo el movimiento y la información biológica en la planificación del tratamiento;

- Evaluar la capacidad de un tumor para crear nuevos vasos sanguíneos;

- Desarrollo de un nuevo enfoque de la terapia del cáncer específica;

- Aumento de las respuestas a la quimioterapia;

- Activación de la administración de fármacos personalizados, y

- Análisis de datos de expresión genética para predecir la respuesta a las drogas.

Esta es la tercera de una serie de tres reportajes centrados en la investigación del cáncer en el Georgia Tech. Los primeros esfuerzos de relieve para comprender cómo surge el cáncer, y la detección de cáncer de segundo aparece y las técnicas de diagnóstico.

ATACANTE células madre del cáncer

Evidencias recientes sugieren que ciertos tipos de cáncer pueden persistir o reaparecer después del tratamiento debido a unas pocas células llamadas células madre del cáncer sobreviven la terapia existente y, a continuación tumores nueva semilla. Estas células madre pueden ser especialmente resistentes a la quimioterapia y la radiación.

"En el futuro, la terapia eficaz del cáncer puede requerir la detección y eliminación de las células madre del cáncer en los tumores", dijo Gang, Bao, el Presidente Robert A. Milton en Ingeniería Biomédica en la Wallace H. Coulter Departamento de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y Emory Universidad. "Desarrollo de un método para detectar el cáncer de las células madre es un reto porque la evidencia sugiere que sólo hay un cáncer de células madre por cada 100.000 a 1 millón de células cancerosas en el tejido tumoral, por lo que el método debe ser muy sensible."

Bao y el becario postdoctoral Ganó Jong Rhee se han desarrollado recientemente un nuevo método que efectivamente discrimina células madre del cáncer de las células cancerosas mediante la localización de otros marcadores de proteínas en la superficie de las células madre y madre de genes específicos en células dentro de las células madre cancerosas. El trabajo fue publicado el 2 de abril de 2009, en la revista BMC Biotecnología.

Los investigadores localizaron en vivo por las células madre al mismo tiempo detectar la presencia de las células madre de proteínas de superficie marcador SSEA-1 con anticuerpos marcados con tinta y el tallo del ARNm celular específico llamado Oct-4 dentro de las células madre utilizando marcadores moleculares.

"Al fluorescente de imágenes al nivel de octubre-4 de ARNm en el citoplasma de las células madre vive con marcadores moleculares, hemos sido capaces de aumentar la sensibilidad y especificidad de detección", explicó Bao, quien también es uno de Georgia Tech College de Ingeniería Profesor Distinguido.

Desde un principio el desarrollo de este método para detectar y aislar las células madre, el equipo de investigación ha sido mejorar la eficiencia del método y la especificidad apuntando ARNm múltiples y marcadores celulares de superficie utilizando marcadores moleculares y anticuerpos.

Según Bao, la siguiente etapa de esta investigación es aislar células madre del cáncer de muestras de tumores humanos de tejidos.

"Después de que aislar a las células madre del cáncer, todavía tenemos que aprender más sobre ellos, incluyendo las vías o los genes responsables de su desarrollo y si se comportan de la misma cuando se aíslan de pacientes diferentes. Entonces tenemos que identificar las moléculas de fármaco que puede provocar la muerte , "agregó.

La financiación de esta investigación es provista por el Emory-Georgia Tech Instituto Nacional del Cáncer del Centro para el Cáncer Nanotecnología Excelencia (CCNE). Este trabajo fue financiado por U54CA119338 el número de concesión de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). El contenido es responsabilidad exclusiva del investigador principal y no representan necesariamente la opinión oficial de los NIH.

MEJORAMIENTO DE LA TERAPIA DE RADIACIÓN

Un reto crítico en la terapia de radiación ha sido siempre la mejor manera de minimizar el daño al tejido normal, mientras que la entrega de las dosis terapéuticas a las células cancerosas. La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) es un tipo avanzado de radioterapia que utiliza aceleradores lineales controlados por computadora para administrar dosis precisas de radiación a los tumores, evitando los órganos críticos. Los médicos pueden utilizar para el tratamiento de IMRT difíciles de alcanzar los tumores como los tumores en el cerebro, cabeza, cuello, próstata, pulmón e hígado, con nuevos niveles de precisión.

"La construcción de un plan de tratamiento IMRT que irradia el tumor canceroso sin afectar a las estructuras normales adyacentes es un reto", explicó Shabbir Ahmed, un profesor asociado en la Escuela de Stewart de Ingeniería Industrial y de Sistemas en el Georgia Tech. "Debido a la geometría de haz de muchos posibles y el rango de intensidades, hay un número infinito de planes de tratamiento y muchas métricas para evaluar su calidad."

Para desarrollar mejores planes de tratamiento más rápido, Ahmed comenzó a trabajar con la Escuela de Industriales e Ingeniería de Sistemas profesor Martin Savelsbergh y el estudiante graduado Halil Ozan Gozbasi, así como los colaboradores Ian Crocker, Fox Timoteo y Schreibmann Eduard de la Escuela de la Universidad de Emory del Departamento de Medicina de Oncología Radioterápica . El financiamiento para esta investigación fue proporcionado por la Universidad de Emory.

Los investigadores de Georgia Tech construido sobre un modelo existente y se elaboró un programa totalmente automatizado que genera al mismo tiempo el tratamiento de varios planes de alta calidad que cumplan los requisitos previstos por el clínico. El programa de optimización computarizada utiliza imágenes tridimensionales tomografía del paciente e información acerca de (1) el tipo, localización y tamaño del tumor, (2) las dosis máximas permitidas a los órganos no cancerosos, y (3) la salud del paciente.

"Los modelos anteriores produciría un plan de tratamiento en una hora y luego, si no era exactamente lo que el médico quería, alguien tendría que cambiar los requisitos y vuelva a ejecutar el programa para crear un nuevo plan de tratamiento", explicó Ahmed. "Nuestro programa se ocupa de varias soluciones optimizadas en una fracción del tiempo."

La tecnología, que ha sido probado con éxito en verdadero cerebro, cabeza y cuello y los casos de cáncer de próstata, produce clínicamente aceptables los planes de tratamiento en menos de 15 minutos.

INCLUIDA LA PROPUESTA Y LA INFORMACIÓN EN PLAN DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO

La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) la planificación del tratamiento es difícil porque algunos órganos, como la próstata, moverse debido a los cambios normales de volumen diario en la vejiga y el recto. Además, un tumor puede cambiar de forma durante la radioterapia, que suele durar cinco días a la semana durante cinco a 10 semanas.

Mediante la recopilación de imágenes de tomografía computarizada en el tiempo, los investigadores pueden rastrear todos los puntos espaciales de interés en el tumor y el área circundante durante cada fase del ciclo respiratorio. Esto les permite desarrollar planes de tratamiento que dan cuenta de la respiración, el movimiento y cambia de forma en todo el régimen de tratamiento.

"Contabilidad para el movimiento en la planificación del tratamiento guiada por imagen mejora dramáticamente en virtud de la dosis al tumor de tejidos e incluso reduce la dosis al tejido normal y órganos críticos", señaló Lee, quien también es director del Centro para la Investigación de Operaciones en medicina y la salud en Georgia Tech.

En los casos de cáncer de pulmón, lo que significa la reducción de la dosis media de radiación al tejido pulmonar normal, el corazón y el esófago. Para el cáncer de hígado, los investigadores han reducido la radiación administrada al hígado y los tejidos normales no hepáticos.

En otro proyecto, Lee y Zaider Marco, un físico que asisten y la cabeza de la física de braquiterapia en física médica en el Memorial Sloan-Kettering Cancer Center en Nueva York, están incorporando la información biológica en la planificación del tratamiento para el cáncer de próstata IMRT y braquiterapia la colocación de los radiactivos "semillas "dentro de un tumor.

Uso de la espectroscopia por resonancia magnética, los investigadores identificaron las regiones de la próstata que había más densa población de células tumorales. Estas áreas podrían ser atacados con una escalada de dosis de radiación, mientras que el mantenimiento de una mínima dosis a los tejidos normales y críticas.

"Una de nuestras principales preocupaciones es evitar la toxicidad del tejido normal, así que al centrarse exclusivamente en los« malos »los bolsillos de las células tumorales, que esperamos mejorar el resultado", dijo Zaider. "Los intentos de optimización para Biológica tejido diana que es potencialmente responsable de la diseminación metastásica."

la investigación de Lee ha sido apoyado por la National Science Foundation (NSF), los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Fundación Whitaker.

Este proyecto fue apoyado en parte por el Premio N º 0800057 de la NSF y el Premio N º 5UL1RR025008-02 del INS. El contenido es responsabilidad exclusiva del investigador principal y no representan necesariamente la opinión oficial de la NSF o NIH.

Evaluar la capacidad de los tumores de crear nuevos vasos sanguíneos

El cáncer se manifiesta de diferentes maneras algunos tipos de cáncer se producen lentamente, mientras que otros difusión agresiva. Estas diferencias han llevado a los médicos creen que las terapias personalizadas de cáncer podría ser la mejor solución para el tratamiento de la enfermedad.

Ahora, la nueva investigación, publicada en junio de 2009 de la revista PLoS ONE, es que ofrece información para la agresividad de los tumores. Esta información podría facilitar el desarrollo de un régimen de tratamiento personalizado.

Porque los tumores agresivos crear más nuevos vasos sanguíneos para sostener su crecimiento, los investigadores diseñaron una larga circulación nanosondas que fueron de 100 nanómetros de diámetro y contiene un agente de contraste que sólo podría filtrarse en los tumores de los vasos sanguíneos que fueron creciendo y por lo tanto con fugas.

"Hemos aprovechado el hecho de que el nanosondas son demasiado grandes para filtrarse de los vasos sanguíneos normales, pero se puede escapar de los vasos tumorales de reciente formación ya que estos buques más grandes inmaduros tienen agujeros en ellos", explicó el autor principal Bellamkonda Ravi, un profesor en el Wallace H. Coulter Departamento de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y la Universidad Emory.

El estudio mostró que el grado de "filtración" de los vasos sanguíneos del tumor a la nanoprobe se correlaciona con la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), una proteína que estimula el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos en los tumores.

"Los estudios clínicos han demostrado que la expresión de VEGF varía entre los tumores, con mayores niveles de expresión de VEGF se correlaciona con pronóstico desfavorable, pero los científicos no han podido determinar de forma no invasiva los niveles de expresión de VEGF en tumores concretos hasta ahora", dijo Bellamkonda, que es también una Georgia Cancer Coalition Distinguido Académico.

Después de inyectar el contraste que contienen nanosondas-en ratas con tumores de cáncer de seis días de edad, de mama, el equipo de investigación visualizar los niveles de acumulación nanoprobe en el tumor utilizando la mamografía digital. Los resultados mostraron aumento de la "filtración", la acumulación y el tumor nanoprobe tasas de crecimiento de los tumores con altos niveles de VEGF. Los tumores de tamaño similar mostraron diversos grados de la angiogénesis y la permeabilidad de los vasos sanguíneos, lo que provocó que se comporten de forma diferente, haciendo hincapié en la variabilidad inherente en los tumores y la necesidad de un enfoque personalizado para cada tumor.

"En el futuro, en vez de medir el tamaño de un tumor, los médicos pueden cuantificar la permeabilidad de los vasos sanguíneos del tumor para determinar el alcance de la angiogénesis en cada tumor y decidir qué pacientes deben someterse a la terapia anti-angiogénica u otros regímenes de tratamiento agresivo" Bellamkonda añadido.

Los colaboradores en esta investigación incluyen Efstathios Karathanasis, antiguo Departamento Coulter compañeros postdoctoral y actualmente profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Case Western Reserve University, Carl D'Orsi y Ioannis Sechopoulos del Departamento de Radiología y Winship Cancer Institute en el Emory Escuela Universitaria de Medicina, y Annapragada Ananth, profesor asociado de ciencias de la información de salud en la Universidad de Texas, Houston.

Este proyecto es apoyado por la National Science Foundation (NSF) (Premio Nos. 0401627 y ERC-CEE-9731643), la Fundación Nora Ramos, la cuchilla de Wallace H. Foundation y la Coalición de Georgia Cancer. El contenido es responsabilidad exclusiva del investigador principal y no representan necesariamente la opinión oficial de la NSF.

Desarrollar un nuevo enfoque a la terapia apuntadas del cáncer

Una nueva estrategia terapéutica para el tratamiento del cáncer es la inhibición de enzimas llamadas histonas desacetilasas, que desempeñan un papel importante en la regulación de la expresión génica. Vorinostat (SAHA) un inhibidor de la histona deacetilasa fue aprobado por la Food and Drug Administration de EE.UU. en 2006 para tratar un cáncer del sistema inmune llamada linfoma cutáneo de células T.

Aunque estos inhibidores son clínicamente valioso, que normalmente inhiben muchas de las 18 diferentes subtipos histona deacetilasa, un proceso que puede ser perjudicial para las funciones celulares esenciales en todo el cuerpo.

"Nuestro objetivo es crear los inhibidores de estas enzimas que se dirigen a los órganos específicos cancerosas de manera que podamos aprovechar su actividad anti-cáncer en las áreas de tejido canceroso y no afectan negativamente a otras áreas del cuerpo", dijo Adegboyega "Yomi" K. Oyelere , titular de la Cátedra Blanchard Asistente en la Escuela de Georgia Tech de Química y Bioquímica.

En el 22 de enero 2009, número de la Revista de Química Medicinal, Oyelere y Georgia Tech profesor asistente de biología Yuhong Fan descrito una nueva clase de inhibidores potentes del deacetylase de la histona no peptídico que puede ser selectiva en el acumulado en los pulmones.

Para crearlos, los investigadores modificaron la porción de azúcar amino de los antibióticos comunes, como la azitromicina y claritromicina, con una estructura de la inhibición de la histona deacetilasa. Los experimentos han demostrado que los nuevos compuestos son más potentes que SAHA y son el de pulmón-específico. Como resultado de estos hallazgos preliminares, Oyelere recibió recientemente un niño de cinco años, 1,5 millones dólares, de los Institutos Nacionales de Salud para continuar con esta investigación sobre el cáncer de pulmón.

Oyelere también está diseñando inhibidores de histona deacetilasa que puede ser adoptada por las hormonas expresa en la superficie de las células de cáncer de mama positivo a hormonas para evitar que las células se dividan. Para este proyecto, que está trabajando con Donald Doyle, un profesor asociado en la Escuela de Georgia Tech de Química y Bioquímica.

"La mayoría de los cánceres de mama positivo a hormonas desarrollar resistencia a los fármacos hormonales contra el cáncer, por lo que si podemos explotar la capacidad de estos compuestos han de ser aceptado por los cánceres de mama positivo a hormonas, ya sean resistentes o no, esto podría llevar a la identificación de nuevos agentes, amplia contra el cáncer para la terapia del cáncer específica ", explicó Oyelere.

El siguiente en la lista de cánceres Oyelere para abordar con este enfoque es el cáncer de próstata.

Este trabajo está financiado por el número de concesión R01CA131217 de los Institutos Nacionales de Salud (NIH). El contenido es responsabilidad exclusiva del investigador principal y no representan necesariamente la opinión oficial de los NIH.

AUMENTO DE LAS RESPUESTAS A LA QUIMIOTERAPIA

Lakeshia Taite está investigando maneras de gran alcance para el contrabando de drogas antitumorales y compuestos químicos en las células tumorales, aumentando así de las drogas destruye el cáncer y las actividades y reducir sus efectos secundarios tóxicos sobre las células sanas.

Como profesor asistente en la Escuela de Georgia Tech de Ingeniería Química y Biomolecular, Taite es desarrollar cáncer de vehículos de entrega de drogas compone de un núcleo de oro con dendrímeros nanocapas unido a la superficie. Los dendrímeros son polímeros que presentan una estructura de árbol con muchas ramas y cavidades donde los medicamentos de quimioterapia pueden ser encapsulados.

Los dendrímeros son sintetizadas con la orientación por las moléculas en su superficie que pueden buscar y unirse a las células cancerosas. Introducido en el cuerpo, se unen a las células cancerosas, y cuando la luz brilla en el infrarrojo cercano en el cuerpo, el oro nanocapas calienta. Ese calor se lleva los dendrímeros para reducir el tamaño, la droga para ser liberada, y las células tumorales están expuestos a tanto el calor y las terapias de drogas.

"En algunos casos, la ablación se realiza a temperaturas que pueden resultar incómodos para el paciente, por lo que estamos tratando de desarrollar dendrímeros que requieren temperaturas más bajas de transición para liberar el fármaco", dijo Taite. "Creemos que, aunque la temperatura más baja no mata todas las células de cáncer, todavía les bastante daño que se conviertan en extremadamente vulnerables a la droga, en última instancia, siguen causando la muerte celular."

Amanda Lowery, un becario de investigación en oncología de radiación en la Universidad de Vanderbilt, está colaborando con Taite en esta investigación.

Taite también está diseñando otro vehículo para realizar la entrega y liberación de óxido nítrico para el tratamiento de los tumores cerebrales agresivos. Ella se está centrando en el óxido nítrico, ya que tiene la capacidad de cruzar la barrera sangre-cerebro y ayudar a otras moléculas cruzan la barrera hematoencefálica y la barrera sanguínea del tumor.

"El óxido nítrico se ha demostrado que aumenta la sensibilidad de ciertos tumores a la quimioterapia y la radiación, por lo que estamos trabajando para formar los materiales que se pueden unir a las partículas de imagen y una quimioterapia que puede ser dirigida a tumores específicos. Eso mejoraría significativamente el tratamiento de tumores actual enfoques ", explicó Taite.

El objetivo del sistema de óxido nítrico de entrega serán utilizados para estudiar la eficacia del uso de óxido nítrico para sensibilizar a los tumores cerebrales al tratamiento y mejorar el pronóstico del paciente.

"Mi objetivo final en el diseño de todos estos sistemas de suministro de medicamentos es mejorar la calidad de vida del paciente y reducir la recurrencia del cáncer", agregó Taite.

HABILITACIÓN DE ENTREGA DE MEDICAMENTOS PERSONALIZADA

La búsqueda se centra en los sistemas de administración de fármacos que permiten el tratamiento que deberá adaptarse a un paciente y un tumor en particular. Los investigadores de Georgia Tech están contribuyendo a la consecución mediante el desarrollo de formas de programar el montaje y desmontaje de los vehículos de varios de partículas administración de fármacos.

"El cáncer es una enfermedad complicada, y queríamos encontrar una manera de que pudiera enviar simultáneamente muchas partículas diferentes al sitio del tumor como un conjunto y, a su llegada, se abren los paquetes para que las partículas individuales podrían llevar a cabo sus funciones particulares ", dijo Valeria Milam, un profesor asistente en la Escuela de Georgia Tech de Ciencia de los Materiales e Ingeniería.

Las personas se benefician de este tipo de tratamiento personalizado a través del aumento en el poder que mata el cáncer de la droga y la reducción de sus efectos secundarios tóxicos. Milam y sus estudiantes están utilizando corto polímeros de ácidos nucleicos llamados oligonucleótidos para conectar las superficies de las partículas para la entrega simultánea de diferentes agentes terapéuticos y de diagnóstico para el sitio del tumor.

"Para el montaje de las piezas, que estamos utilizando oligonucleótidos cortos como el pegamento porque tienen una débil, pero la afinidad suficiente para su línea de pareja", explicó Milam, que también es una de Georgia Cancer Coalition Distinguido Académico del Cáncer. "Esto nos permite a las partículas directa A y B para sujetar a C de partículas a través de vínculos de oligonucleótidos, mientras que mantiene las partículas A y B inconexas entre sí."

A continuación, desmontar el paquete de partículas, un oligonucleótido una competitiva con una afinidad más fuerte como aspecto socio se introduce en el sistema. Estos filamentos competitivos desplazan los hilos socio original, permitiendo que el paquete a abrirse. Milam y su equipo están mejorando el vehículo de entrega de drogas para que pueda ser inicialmente camuflado para evitar cualquier respuesta del huésped que en claro fuera del cuerpo antes de llegar al sitio del tumor.

"Nuestro trabajo en curso implica inicialmente enmascarar la presencia de las compañías terapéuticos mediante la aplicación de una capa de ocultación para la superficie del vehículo", señaló Milam. "Entonces, después de que el tiempo de circulación deseada, el recubrimiento será derramada para revelar cáncer de metas de ligandos."

Mientras que los experimentos Milam aún están en fase de laboratorio, su objetivo final es desarrollar materiales que puedan ser utilizados en la práctica clínica para tratar el cáncer. Ex alumnos del Tecnológico de Georgia Christopher Tison y Parpart Sonya, y la corriente los estudiantes se gradúen James Hardin y Baker Bryan, también trabajó en esta investigación. Este trabajo está apoyado por la Coalición de Georgia Cancer, una Fundación Nacional de Ciencias de adjudicación de carrera, y el Ejército de los EE.UU.. Fue apoyado anteriormente por la Emory-Georgia Tech Instituto Nacional del Cáncer Centro de Nanotecnología para el Cáncer de Excelencia (CCNE).

Este material está basado en trabajo apoyado por el Ejército de los EE.UU. (N º Premio W911NF-09-1-0479), National Institutes of Health (NIH) (N º Premio U54CA119338) y la National Science Foundation (NSF) (N º Premio DMR- 0847436). Cualquier opinión, hallazgo, conclusiones o recomendaciones expresadas son las del investigador principal y no reflejan necesariamente las opiniones del Ejército de los EE.UU., NIH o NSF.

Análisis de datos de expresión génica para predecir la respuesta DE DROGAS

Los principales objetivos clínicos en la aplicación de perfiles de expresión genética al cáncer son el desarrollo de factores predictivos de respuesta a los fármacos que guiarán terapias más individualizadas.

Ming Yuan, profesor adjunto en la Escuela de Stewart de Ingeniería Industrial y de Sistemas en el Georgia Tech, está utilizando métodos de cálculo y las matemáticas para analizar cómo evoluciona la expresión génica en el tiempo en los individuos con cáncer de mama y si estos patrones se puede predecir el resultado del tratamiento. En concreto, Yuan está estudiando cómo evoluciona la expresión génica durante el ciclo menstrual y si existe alguna asociación entre estos patrones y la recaída del cáncer.

"Nuestro objetivo es eliminar los genes que acaba de cambiar el nivel de expresión por el ciclo menstrual de una mujer y no a causa de la progresión del tumor o el tratamiento", explicó Yuan, quien también es uno de Georgia Cancer Coalition Distinguido Académico del Cáncer. "Queremos saber qué genes son anormalmente expresado a través del tiempo y se comportan de manera diferente a la mayoría de los genes, ya que las convierten en diana de drogas probable."

Mejor predictores de riesgo de recaída del cáncer podría ayudar a pacientes a tomar mejores decisiones de tratamiento en consulta con sus médicos. Yuan está trabajando con William Hrushesky de la Universidad de Carolina del Sur y la Dorn Veterans Affairs Medical Center en esta investigación.

En otro proyecto, Yuan está colaborando con dos profesores de la Universidad de Wisconsin, Attie Alan y Kendziorski Christina, para llevar a cabo la expresión de rasgos cuantitativos loci (eQTL) estudios. Este análisis permite a los investigadores para identificar los puntos calientes genómica que regulan la transcripción de genes y expresión de una escala de todo el genoma.

"Queremos determinar qué regiones del genoma son más predictivos de las variaciones de expresión, pero es difícil porque hay una amplia gama de posibles loci reguladores y muchos de ellos están correlacionados, por lo que es difícil diferenciar lo que es realmente responsable de un curso dado ", dijo Yuan.

el análisis de Yuan determinará los puntos calientes, así como la forma en que esos genes están conectados el uno al otro, pero en última instancia, los genes propuesta tendrá que ser estudiado por los biólogos más.

Yuan investigación es apoyada por la National Science Foundation y la Coalición de Georgia Cancer.

Este trabajo fue financiado en parte por el número de concesión DMS-0846234 de la National Science Foundation (NSF). El contenido es responsabilidad exclusiva del investigador principal y no representan necesariamente la opinión oficial de la NSF.

Mandi López, profesor asociado y director del Laboratorio de LSU para Equinos y Comparado ortopédica de Investigación o Lecor, es el recipiente de una concesión de una subvención de la competencia Grayson-Jockey Club de la Fundación de Investigación para estudiar las células madre adultas equina para la reparación de hueso lesionado. El Dr. Jeffrey Gimble del Pennington Biomedical Research Center es un colaborador de la subvención, que proporcionará fondos para una investigación a gran escala dentro de Lecor.

Los huesos fracturados son un problema frecuente en los caballos, especialmente los caballos de carreras. De acuerdo con la base de datos Equinos lesiones, en base a un año completo de datos a partir de noviembre 1, 2008, 2,04 accidentes mortales por cada 1.000 se registraron en las carreras de pura sangre comienza plana. En los EE.UU., más del 80% de los caballos muertos en las carreras de formación o sostener un hueso roto. A pesar de décadas de investigación, el tratamiento de fracturas de huesos en el caballo todavía está plagado de dificultades. Esto es a menudo debido a las características únicas y las complicaciones del paciente equina, trágicamente de manifiesto con el campeón 2006 del Derby de Kentucky, Bárbaro. Los métodos para promover e incrementar la tasa de curación del hueso contribuirá de manera significativa al tratamiento con éxito de fracturas de huesos en los caballos.

Las células madre de adultos equinos ofrecen una prometedora solución a los retos de tratamiento de las fracturas en los caballos. Aproximadamente 70 millones de células madre adultas tienen la obligación de reparar un solo centímetro cúbico de hueso. Sobre la base de la investigación actual, sólo dos tejidos adultos en los mamíferos tienen el potencial de proporcionar este número de células madre: adiposo (grasa) y el hueso.

"En estudios en nuestro laboratorio, ganado adulto equino derivadas de la adiposidad (ASC) y la médula ósea derivados-(BMSCs) las células madre tenían la capacidad de formar hueso en los experimentos de células", dijo López. "Con el fin de ser colocado en el sitio de la lesión ósea, las células madre se cargan en las compañías absorbible. Hasta la fecha, ha habido poca investigación sobre el hueso que forman la capacidad de ASCs equina y BMSCs en soportes diferentes. Tenemos la intención de determinar el mejor combinaciones de células madre adultas equina y las compañías que aumentan la velocidad y la calidad de cicatrización ósea en el caballo. Los resultados de este estudio impulsará significativamente el tratamiento de fracturas de huesos en el caballo. "

El prestigioso Grayson-Jockey Club de Investigación de la Fundación se dedica a mejorar la salud y solidez de los caballos y los fondos de aproximadamente $ 1 millón anuales dividido entre 18-20 grupos de investigación en todo el mundo. Con Louisiana el anfitrión de una industria del caballo 2,45 mil millones dólares, López y la Escuela de LSU de Equinos Medicina Veterinaria del Programa de Estudios de la Salud juegan un papel integral en el programa insignia de LSU, abordando las necesidades vitales de este componente de valor añadido del Estado y de las economías nacionales.

Los científicos que buscan nuevas formas de combatir enfermedades que van desde la artritis y la osteoporosis de los huesos rotos que no se cura han despejado un obstáculo formidable, la identificación y el control de un jugador moleculares claves para mantener lascélulas madre en una especie de infancia prolongada. Es un paso que hace que el tratamiento con las células en el futuro más probable para los pacientes.

El control y aplazar el desarrollo de las células, conocido como mesenquimales (pronunciado Meh-ZINK-un molino-) las células madre, es un objetivo largamente buscado por los investigadores. Es un paso necesario para los médicos que le gustaría ampliar el número de verdaderas células madre disponibles esqueleto de un procedimiento ante las células empiezan a convertirse en tipos específicos de células que pueden-o no - se necesitarán en un paciente con, por ejemplo, huesos débiles de osteoporosis, o una vieja lesión en la rodilla.

"Un gran problema ha sido que estas células madre como para diferenciar rápidamente - a menudo con demasiada rapidez para que sean muy útiles", dijo Matthew J. Hilton, Ph.D., el líder del equipo de la Universidad de Rochester Medical Center. "Ha sido muy duro para obtener un número de útiles de células madre que todavía puede hacer cualquier uno de varios tipos de tejido de un paciente pueda necesitar. Tener una gran población de verdaderas células madre disponibles esquelético es una consideración clave para nuevas terapias, y eso ha sido un control de carretera real hasta el momento. "

En un estudio publicado en línea en la revista Desarrollo, el equipo de Hilton discute cómo fue capaz de aumentar el número y retrasar el desarrollo de células madre que crear huesos, cartílago, músculo y grasa. Los primeros autores del artículo son Yufeng Dong, Ph.D., instructor de alto rango, y el técnico Alana Jesse, quien trabajó en el laboratorio de Hilton en el Centro de Investigación de Trastornos musculoesqueléticos.

equipo de Hilton demostraron en ratones que una molécula llamada Notch, que es bien conocida la influencia que ejerce sobre las células madre que forman la sangre y el sistema nervioso, es un factor clave en el desarrollo de las células madre mesenquimales, que constituyen una pequeña fracción de las células en la médula ósea y otros tejidos.

El equipo demostró que Notch evita que las células madre de maduración. Cuando los científicos activan la vía de Notch, las células madre no progresó como de costumbre. En cambio, permanecieron indefinidamente en un estado inmaduro y no iba a convertirse en células óseas, células del cartílago, o células de tejido conjuntivo.

El equipo también estableció una cuestión de largo plazo, la digitación de la molécula RBPJ-kappa como la molécula a través del cual Notch funciona en las células madre mesenquimales. Ese conocimiento es crucial para los científicos que tratan de entender con precisión cómo funciona la muesca en el hueso y el desarrollo del cartílago. Hace unos años, Hilton fue parte de un equipo que demostró que Notch es un regulador crítico del desarrollo de huesos y cartílagos. El último estudio amplía esas observaciones, los detalles importantes que sugieren que la activación y la manipulación adecuada de la vía Notch puede proporcionar a los médicos una herramienta para mantener y expandir las células madre mesenquimales para su uso en el tratamiento de la enfermedad.

El trabajo es parte de la investigación en curso en todo el mundo destinadas a aprovechar la promesa de las células madre para la salud humana. Por desgracia, terapia con células madre ha sido lento para hacer realmente una diferencia en las vidas de los pacientes con problemas de los huesos y el cartílago, notas de Hilton, sobre todo porque son tantas preguntas aún sin respuesta.

"Para realmente hacer que el trabajo con células madre medicina, tenemos que entender que las células madre han venido y cómo conseguir que se conviertan en la celda que desea, cuando y donde usted lo desee. Definitivamente estamos en la infancia de aprender a Las células madre manipular y utilizarlos en el tratamiento ", dijo Hilton, profesor asistente de Cirugía Ortopédica y Rehabilitación.

"Esta investigación ayuda a establecer las bases para en última instancia, intentar nuevas terapias en los pacientes", añadió. "Por ejemplo, digamos que un paciente tiene una fractura que simplemente no se curan. El paciente llega y se tiene una muestra de médula ósea establecido. Sus células madre esqueléticas son aislados y se amplió en el laboratorio a través de la activación de Notch controla, a continuación, poner de nuevo en el paciente para crear hueso nuevo en número suficiente para curar la fractura. Esa es la esperanza ".

El trabajo en el laboratorio de Hilton fue financiado inicialmente a través de la puesta en marcha los fondos del centro médico. Los primeros resultados han ayudado a atraer a dos subsidios del Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la piel, parte de los Institutos Nacionales de Salud, y la Universidad ha solicitado una patente sobre la tecnología de Notch.

UCSF científicos informan que fueron capaces de llevar a un nuevo período de la "plasticidad", o capacidad de cambio, en los circuitos neuronales de la corteza visual de ratones jóvenes. El enfoque, dicen, podrían algún día utilizarse para crear nuevos períodos de la plasticidad en el cerebro humano que permita la reparación de los circuitos neuronales después de una lesión o enfermedad.

La estrategia - que implicó el trasplante de un tipo específico de neurona inmaduras de ratones embrionarios en la corteza visual de ratones jóvenes - se podría utilizar para tratar los circuitos neuronales alterados en el desarrollo anormal del feto o postnatal, derrame cerebral, lesión cerebral traumática, enfermedad psiquiátrica y el envejecimiento.

Al igual que todas las regiones del cerebro, la corteza visual pasa por un período muy plástico durante la primera infancia. Las células responden fuertemente a las señales visuales, que relevo de una manera rápida, dirigida desde una celda correspondiente a la siguiente en un proceso conocido como la transmisión sináptica. Las conexiones químicas producidas en este proceso de producción de circuitos neuronales que es crucial para la función del sistema visual. En los ratones, este período crítico de plasticidad se produce hacia el final de la cuarta semana de vida.

El catalizador de la plasticidad denominado período crítico en la corteza visual es el desarrollo de la señalización sináptica de las neuronas que liberan el neurotransmisor GABA inhibitorio. Estas neuronas reciben señales de otras neuronas excitadoras, contribuyendo así a mantener el equilibrio de la excitación y la inhibición en el sistema visual.

En su estudio, publicado en la revista Science, (Vol. 327. No. 5969, 2010), los científicos querían comprobar si las neuronas embrionarias, una vez que se había convertido en neuronas inhibitorias GABA-producción, podría inducir plasticidad en ratones después de la período crítico normal había cerrado.

El primer equipo diseccionado las neuronas inmaduras desde su origen en la eminencia media embrionarias ganglionar (MEG) de los ratones embrionarios. Luego se trasplantaron las células de MGE en la corteza de los animales visuales en dos etapas diferentes de menores. Las células madre, dirigidas a la corteza visual, se dispersaron por la región, con una maduración en las neuronas GABAérgicas de inhibición, y hecho generalizado conexiones sinápticas con las neuronas excitadoras.

Entonces, los científicos realizaron un proceso conocido como la privación visual monocular, en la que bloqueó las señales visuales para un ojo en cada uno de los animales durante cuatro días. Cuando este proceso se lleva a cabo durante el período crítico, las células en la corteza visual rápidamente se vuelven menos sensibles para el ojo privado de estimulación sensorial, y se vuelven más sensibles para el ojo no privados, creando alteraciones en los circuitos neurales. Este fenómeno, conocido como la plasticidad de dominancia ocular, en gran medida disminuye a medida que el cerebro madura más allá de este período crítico del desarrollo postnatal.

El equipo quería ver si las células trasplantadas se afectan la respuesta del sistema visual de la privación visual después del período crítico. Los investigadores estudiaron los efectos de las células madre después de lo que les permite madurar durante distintos períodos de tiempo. Cuando las células eran tan jóvenes como 17 días de edad o tan viejo como 43 días de edad, que tuvo poco impacto en los circuitos neurales de la región. Sin embargo, cuando estaban 33-39 días de edad, su impacto fue significativo. Durante ese tiempo, la privación visual monocular cambiado las respuestas neuronales lejos del ojo y privados hacia el ojo no privados, revelando el estado de la plasticidad de dominancia ocular.

De origen natural, o endógenos, las neuronas inhibidoras están también en torno a 33-39 días de edad cuando la duración normal crítico para la plasticidad se produce. Por lo tanto, el impacto que las células trasplantadas "se produjo una vez que habían alcanzado la edad celular de neuronas inhibitorias durante el período crítico normal.

El hallazgo, el equipo dice, sugiere que el plazo normal crítico de plasticidad en la corteza visual se rige por un programa de desarrollo intrínseco de las neuronas inhibidoras, y que las neuronas embrionarias precursores inhibitoria puede retener y ejecutar este programa cuando se trasplantan en la corteza después del parto, lo que la creación de un nuevo período de plasticidad.

"Los hallazgos sugieren que en última instancia, podría ser posible utilizar el trasplante de neuronas inhibitorias, o algún factor que es producido por las neuronas inhibidoras, para crear un nuevo período de plasticidad de duración limitada para reparar los cerebros dañados", dice el autor Sunil P. Gandhi, PhD, un becario postdoctoral en el laboratorio de Michael Stryker, PhD, profesor de fisiología y miembro del Centro Integral de Keck de Neurociencias de la UCSF. "Será importante determinar si el trasplante es igualmente eficaz en los animales más viejos."

Del mismo modo, "los resultados plantean una pregunta fundamental: ¿cómo estas células, a medida que pasan por una etapa específica de su desarrollo, crear estas ventanas de plasticidad? , dice el autor Derek G. Southwell, PhD, un estudiante en el laboratorio de Arturo Alvarez-Buylla, PhD, Heather y Melanie Muss Profesor de Cirugía Neurológica y miembro de la Eli y Edythe Broad Center de Medicina y Regeneración investigación con células madre en la UCSF.

Los resultados podrían ser relevantes para entender por qué aprender ciertos comportamientos, como el lenguaje, se produce con facilidad en niños pequeños, pero no en adultos, dice Álvarez-Buylla. "Injertado células MEG puede ofrecer algún día una forma de inducir plasticidad cortical y el aprendizaje en el futuro."

Los resultados también complementan otros dos estudios recientes UCSF utilizando células de MGE ayudarán a modificar los circuitos neuronales. En un estudio de colaboración entre los laboratorios de Scott Baraban, PhD, profesor de cirugía neurológica, John Rubinstein, MD, PhD, profesor de psiquiatría, y Alvarez-Buylla, las células fueron injertadas en el neocórtex de los roedores de menores, donde se redujo la intensidad de y la frecuencia de ataques epilépticos. (Actas de la Academia Nacional de Ciencias, vol. 106, no. 36, 2009). Otros equipos están explorando esta táctica, también.

En el otro estudio (Cell Stem Cell, vol. 6, número 3, 2010), los científicos de UCSF informó el primer uso de MGES para tratar los síntomas de motor en ratones con una condición diseñado para mimetizar la enfermedad de Parkinson. El hallazgo fue reportado por el laboratorio de Arnold Kriegstein, MD, PhD, profesor de UCSF de la neurología y director de la Eli y Edythe Broad Center de Medicina y Regeneración Investigación con Células Madre de la UCSF, en colaboración con Álvarez-Buylla y Bankiewicz Krys, MD, PhD, profesor de UCSF de la cirugía neurológica.

Universidad de California en Berkeley, los biólogos han encontrado una señal de que mantiene las células madre vivas en el cerebro adulto, proporcionando un foco para los científicos buscan formas de crecer de nuevo o volver a la semilla de células madre en el cerebro para permitir que las áreas lesionadas de repararse.

Los investigadores descubrieron en moscas de la fruta que mantener el receptor de la insulina acelerado en el cerebro evita la mortandad de las células madre neurales que se produce cuando la mayoría de regiones del cerebro maduran en forma adulta. Ya sea que la misma técnica funcionará en humanos es desconocida, pero el equipo de la Universidad de Berkeley espera descubrir.

"Este trabajo no señalan el camino para tomar un adulto que ya ha perdido las células madre y que los hicieron subir misteriosamente, pero sugiere que podría estar operando mecanismos para deshacerse de ellos en el primer lugar", dijo K. Hariharan Iswar, profesor UC de Berkeley de la biología molecular y celular. "Además, si fueron capaces de introducir las células troncales nerviosas en un cerebro adulto, lo que sugiere este tipo de mecanismos es posible que deba tener en su lugar para que tengan vida."

Hariharan tomó nota de que otros investigadores han obtenido células madre neurales de persistir mediante el bloqueo de los genes que causan su muerte. Sin embargo, esto por sí solo no produce las células sanas, los nervios de aspecto normal madre que pueden hacer que las neuronas maduras. El nuevo hallazgo del equipo de la UC de Berkeley muestra que también es necesario para proporcionar una señal similar a la insulina. Si se detiene la muerte neuronal de células madre es análoga a la de tomar el pie del freno, a continuación, proporcionando una señal similar a la insulina es como entrar en el gas, dijo. Ambos son esenciales.

Hariharan, investigador post-doctorado Sarah E. Siegrist y sus colegas publicaron sus hallazgos en la versión online de la revista Current Biology. Su informe aparecerá en abril de la revista 13 edición impresa.

La mayoría de las áreas del cerebro adulto de mamíferos y cerebro de la mosca de fruta carecen de las células madre neurales, las únicas células capaces de generar neuronas en toda regla. Presumiblemente, Hariharan dijo, la falta de células madre neurales es la razón por la lesión cerebral no está en condiciones de reemplazar las neuronas muertas.

En el nuevo estudio, Siegrist mostraron que las células madre presentes en la fase de pupa de la mosca de la fruta se han ido en el cerebro adulto, ya que mueren, y no sólo en neuronas maduras. Las células madre que persistió más tiempo estuvieron en el cuerpo de setas, una región del cerebro de la mosca responsable de la memoria y el aprendizaje que, de alguna manera, es como el hipocampo en los seres humanos.

En experimentos posteriores, intentó impedir la muerte de las células madre neurales en moscas de la fruta genéticamente por el bloqueo de un proceso llamado muerte celular programada (apoptosis). Aunque esto permitió que las células madre a sobrevivir más tiempo, las células fueron pequeños y no hizo muchas neuronas. De hecho, dijo Siegrist, mostraron signos de retraso del crecimiento, lo que sugiere la retirada de insulina.

Luego trató diversas manipulaciones genéticas para imitar una señal de la insulina de tipo, esta vez con frutas moscas mutantes con sus genes apoptosis también bloqueado. Sorprendentemente, las células madre neurales persistieron durante al menos un mes e incluso ha generado muchas maduro, de apariencia normal, las células nerviosas.

"Estas células madre neurales parecen comportarse adecuadamente, expresan las proteínas que espera que las células madre neurales de expresar, que se parecen a sus contrapartes normales, y lo más importante, tienen que cambiar las células normales que se convierten en células nerviosas maduras que puso a cabo procesos (axones ) que, en algunos casos, parecen ir en los procesos normales de ir ", dijo Siegrist. "No sabemos si estas células funcionan normalmente o si son eléctricamente activo. Por lo menos es alentador que podemos obtener las células nerviosas hizo en una parte de la mosca de la fruta () del cerebro que normalmente no puede hacer que las células nerviosas en el cerebro adulto . "

"Sarah tuvo que hacer dos manipulaciones juntos para mantener estas células madre neurales vivo, y no trabajaba solo", dijo Hariharan. "Una era la de mantener la señal de la insulina sobre, y uno fue para bloquear la muerte celular programada. Cada las cosas mejoraron un poco, pero cuando lo hizo los dos juntos, las células madre neurales sobrevivido durante un mes, momento en el que habían renegado de neuronas maduras o normal neuronas buscando que envió a cabo los procesos. "

Siegrist planea continuar su búsqueda a través de frutas moscas mutantes para encontrar otros genes que mejoran la supervivencia en el cuerpo de setas y dejar las células madre en otras áreas del cerebro de la mosca a persistir. Ella también planea colaboraciones para explorar mecanismos similares en mamíferos, para ver si manipulaciones análogas podría mantener vivas las células madre neurales en el cerebro de los mamíferos.

"En moscas de la fruta, las vías de aguas abajo del receptor de la insulina son importantes para mantener estas células madre neurales vivo", dijo Siegrist. "Los mamíferos tienen los mismos genes aguas abajo de los receptores de la insulina, por lo que puede encontrar la misma respuesta a la insulina o factores de crecimiento similares a la insulina en los mamíferos."

Alrededor del 40 por ciento de los niños y hasta un 70 por ciento de los adultos en remisión de la leucemia mielógena aguda (LMA) tendrá una recaída. En los últimos años, los médicos han llegado a creer que esto es debido a la leucemia de células madre, sin cesar replicar las células de cáncer que generan las células sanguíneas inmaduras característicos de la leucemia y son resistentes a tratamientos contra el cáncer típico. Ahora, investigadores del Hospital Infantil de Boston han descubierto una posible forma de matar a estas células, y que les impiden iniciar una recaída.

El estudio, publicado en Internet 26 de marzo en la revista Science, muestra que las células madre de la leucemia no puede prosperar sin una vía determinada célula, conocida como la Wnt / vía de la beta-catenina, lo que sugiere que la orientación de esta vía puede impedir el crecimiento y desarrollo de la LMA.

"El mayor potencial de este estudio es en la supresión de la recurrencia de leucemia por una droga que inhibe la beta-catenina," dice Scott Armstrong, MD, PhD, de la División de Niños de Hematología y Oncología Pediátrica y autor principal del estudio.

Yingzi Wang, PhD, de la División de Niños de Hematología / Oncología Pediátrica, miembro del equipo de Armstrong y autor principal del estudio, se concentró en la beta-catenina como un jugador importante en la leucemia de células madre al trabajar con dos tipos diferentes de células de sangre al inicio - Las células madre de la sangre, lo que genera todos los diferentes tipos de células sanguíneas, y granulocitos / macrófagos progenitores restringida, más maduro, las células diferenciadas que sólo generan ciertos glóbulos blancos. Lo hicieron mediante la activación de dos genes encontrados previamente para inducir la LMA, Hoxa9 Meis1 y, a continuación, inyectar las células en ratones.

La activación de los dos genes que se inducen LMA en los ratones inyectados con las células madre sanguíneas, pero no en los ratones inyectados con los progenitores. Los análisis genéticos revelaron que los progenitores carecen de una vía activa beta-catenina. Aunque esta vía se mantiene activo en la sangre de las células madre después de que una persona nace, juega un papel vital sólo durante el desarrollo fetal, y es completamente inactivo en las células progenitoras más diferenciadas. Esto llevó al equipo a pensar en la beta-catenina que se necesitaba para la leucemia de células madre para desarrollar, crecer y provocar leucemia.

Para probar esta idea, los investigadores introdujeron una forma activa de la beta-catenina en las células progenitoras y después de activar Hoxa9 Meis1. Una vez inyectado en ratones, estas células progenitoras tarde inducción de la leucemia.

Los investigadores confirmaron además el papel de la beta-catenina por el tratamiento de los ratones que se habían inyectado células madre con leucemia con la indometacina de drogas, que bloquea la vía de la beta-catenina. Las pruebas mostraron que el número de células madre de la leucemia se redujo en los ratones que recibieron el fármaco. La indometacina también redujo el número de células madre en ratones con leucemia totalmente desarrollado.

Mayoría de los niños con LMA desarrollan la enfermedad como resultado de lo que los investigadores llaman de linaje mixto proteínas de fusión leucemia, que puede activar el Hoxa9 y genes Meis1. Para ver si una de estas proteínas también se ve afectada la vía beta-catenina, el equipo trató las células progenitoras con la leucemia de linaje mixto proteína de fusión del gen MLL-AF9. MLL AF9 Hoxa9 activado y Meis1, así como la vía de la beta-catenina, y los ratones inyectados con estas células progenitoras desarrollaron leucemia. Pero cuando los ratones fueron tratados con un agente para desactivar la vía de la beta-catenina en vivo, la leucemia de células madre no podía prosperar.

Esta investigación sugiere que la leucemia de células madre necesitan de la vía beta-catenina para sobrevivir, y los tratamientos que bloquean esta vía puede erradicar la leucemia de células madre y evitar que los pacientes con LMA de tener una recaída.

Antes de que estos hallazgos pueden ser aplicados en la clínica, mejores inhibidores de beta-catenina se necesitan, ya que no se sabe si la indometacina puede administrarse a personas con leucemia en dosis suficientemente altas para acabar con la leucemia de células madre sin tener efectos tóxicos, dice Armstrong. El siguiente paso para los investigadores es determinar la razón por la leucemia de células madre necesitan de la vía beta-catenina para sobrevivir.

"Cualquier paso en el camino es una oportunidad terapéutica potencial", dice Armstrong.

Este estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, la Sociedad Americana del Cáncer y el Harvard Stem Cell Institute. el trabajo de Armstrong es un proyecto financiado en parte por la Sociedad de Leucemia y Linfoma.