Desarrollo de microambientes sintéticos para el crecimiento y diferenciación de células madre.

Actualmente, muchas enfermedades y lesiones crónicas no tienen curas efectivas; Millones de personas sufren discapacidades mientras llevan su vida cotidiana sin asistencia médica adecuada. Los avances en la investigación de las células madre pluripotentes humanas (hPSC) han brindado la esperanza potencial de lograr mejoras significativas en el tratamiento y manejo de enfermedades. El éxito de la terapia basada en células madre tendrá importantes repercusiones en la calidad de vida de las personas con problemas de salud crónicos como cáncer, enfermedades cardiovasculares y trastornos neurodegenerativos (por ejemplo, las enfermedades de Alzheimer y Parkinson). El Instituto de Medicina Regenerativa de California se creó para desarrollar nuevas terapias basadas en células para tratar trastornos que actualmente son incurables. Las HPSC procesan el enorme potencial para dirigirse a todos los tipos de células del cuerpo humano como "materia prima" para muchas terapias basadas en células. La realización de todo el potencial de las hPSC en la medicina regenerativa requiere, entre otras cosas, el establecimiento de condiciones de cultivo bien definidas para su crecimiento y diferenciación y protocolos rentables para su expansión. En esta solicitud de subvención, proponemos una serie de experimentos para desarrollar una plataforma tecnológica novedosa que utilice matrices sintéticas rentables y bien definidas para expandir y diferenciar las hPSC. Los resultados proporcionarán información y protocolos críticos para los investigadores de hPSC que buscan desarrollar curas para las enfermedades mencionadas anteriormente.

Debido al alto costo y al rango limitado de capacidad de prueba, los estudios previos sobre los factores que afectan el crecimiento de las células madre se han centrado en sólo uno o unos pocos elementos del microambiente celular, por ejemplo, componentes individuales de la matriz extracelular o factores de crecimiento. Además, la mayoría de los protocolos para el cultivo de hPSC utilizan productos no humanos, como materiales de soporte de animales y proteínas recombinantes aisladas de cultivos bacterianos, que representan posibles complicaciones para el uso clínico. Nuestra investigación propuesta desarrollará una herramienta de detección de microarrays celulares de alto rendimiento que incorpora materiales sintéticos, incluidos polímeros y péptidos, para seleccionar la matriz óptima para respaldar la autorrenovación y la diferenciación de hPSC. Esta herramienta y tecnología permitirán la detección concomitante de los efectos de miles de condiciones sobre el crecimiento, el mantenimiento y la diferenciación de hPSC con un enfoque rentable. Los resultados de nuestros estudios proporcionarán condiciones de cultivo completamente definidas y optimizadas para la expansión y diferenciación de hPSC sin exposición a productos de origen animal.

En resumen, desarrollaremos un enfoque integral para dilucidar las respuestas de las hPSC a factores microambientales de manera combinatoria y sistemática. La aplicación de esta novedosa y poderosa tecnología conducirá a la definición de matrices sintéticas óptimas para el control del crecimiento y diferenciación de hPSC y la producción de hPSC sin contaminación por productos no humanos.