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Células madre embrionarias, conectadas a una matriz de gel en lugar del suspendido en solución

Como muchos otros tipos de células utilizadas en la investigación biomédica, células madre embrionarias humanas son almacenadas y transportadas en un Estado criopreservado, congelado a-320 grados Fahrenheit, la temperatura de su baño de almacenamiento de nitrógeno líquido.

Pero cuando los científicos descongelación las células para su uso en el laboratorio, menos del 1 por ciento despierto desde su frígida inactiva y asumir su estado indiferenciado. Esta forma de 'cero' es característico de las células madre y esencial para la ciencia básica necesaria antes de que las células prometedoras están listas para la clínica. Así los científicos están obligados a colocar a los pocos sobrevivientes en cultura y laboriosamente tienden a ellos durante semanas antes de nuevas colonias son suficientemente abundantes como para llevar a cabo experimentos.

"Células madre embrionarias humanas tienen una tasa de supervivencia muy bajas tras la criopreservación, que provoca varios problemas," dice Sean Palecek, un profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison de ingeniería química y biológica.

No sólo esa tasa baja hace trabajar con células madre embrionarias humanas tiempo y mano de obra intensiva, pero - porque tan pocos sobreviven congelación - también puede significar que la selección natural está alterando las células almacenadas en formas desconocidas y no deseadas, dice.

Pero ahora Palecek, junto con sus colegas Juan de Pablo y Lin Ji, están poniendo los toques finales sobre un nuevo método para conservar y almacenar las células remilgadas. La obra, presentada hoy (30 de marzo) en una reunión de la American Chemical Society, promete ampliar enormemente el número de células que sobreviven su hibernación forzada, que permanecen indiferenciadas y que están más fácilmente disponibles para la investigación. Es más, con más sobrevivientes, variabilidad genética se vuelve tan importante.

Al congelar las células conexión a una matriz de gel en lugar del suspendido en solución y agregando la trehalosa química - un disacárido o azúcar que producen algunos animales y microbios para proteger las células y sobrevivir en condiciones secas, de baja temperatura - el equipo de Wisconsin fue capaz de aumentar las tasas de supervivencia de células madre en más de un orden de magnitud, con 20% de un cultivo celular que sobreviven el proceso de congelación y descongelación.

"Utilizando el gel y añadiendo el disacárido a celdas, puede aumentar sus posibilidades de supervivencia," notas de Pablo, también UW-Madison, profesor de ingeniería química y biológica. "Veinte por ciento de supervivencia no parece mucho, pero eso es un avance enorme. Tomando a los pocos sobrevivientes de los métodos actuales y hacerlas crecer tarda semanas. Es un verdadero cuello de botella en el campo.

"Además, la cantidad de diferenciación no controlado se reduce drásticamente."

El sistema ideal para preservar y almacenar células valiosas y otros materiales biológicos, dice de Pablo, sería uno donde las células son liofilizadas, y ese es el objetivo de esta línea de investigación.

El grupo de Wisconsin ya con éxito ha desarrollado métodos de congelación - secado cultivos bacterianos usados para hacer queso y yogur. Su método, ahora en uso comercial, reduce los costos de almacenamiento y transporte para procesadores de alimentos.

"La idea", explica de Pablo, "es ampliar la tecnología de células de mamífero".

Cita como ejemplo de células que potencialmente podría ser liofilizado para almacenamiento a largo plazo fácil hemoderivados y productos sanguíneos se han convertido en un nuevo enfoque para su grupo de investigación.

"Si puede freeze-dry estos tipos de células, puede almacenarlos para una cantidad indefinida de tiempo" y que reduce considerablemente los costos, dice. Esa tecnología también ayudaría a aliviar la escasez crónica de productos sanguíneos. Algunos productos sanguíneos son perecederos y ahora deben ser descartadas después de un cierto tiempo en almacenamiento. Productos sanguíneos liofilizados no tendría ningún tal responsabilidad. Además, productos sanguíneos haría más fácilmente disponibles para emergencias y accidentes masivos eventos y en configuración remota y difícil como el entorno de un campo de batalla.

El trabajo por Palecek, de Pablo y Ji, que fue apoyado por una donación de la Defense Advanced Research proyectos Agency (DARPA), también está previsto la publicación en el próximo número de la revista biotecnología y bioingeniería. Se ha solicitado una patente para la tecnología a través de la Wisconsin Alumni Research Foundation.