El uso de la luz para facilitar la formación de nuevos vasos sanguíneos, es el revolucionario resultado obtenido de un estudio realizado por investigadores del Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) en Milán (Italia). El estudio, publicado en la revista científica “Science Advances”, abre nuevos horizontes para la medicina regenerativa al demostrar la posibilidad de conducir de forma específica el destino de las células de los tejidos mediante el uso de luz visible junto con materiales fotosensibles y biocompatibles. 

En los últimos años, los semiconductores orgánicos se han convertido en materiales muy prometedores en biotecnología. A diferencia de la electrónica basada en silicio, estos son altamente biocompatibles, siendo adecuados para su implantación in-vivo durante largo tiempo, y ya se están utilizando en múltiples aplicaciones médicas como electrocorticografía, la administración precisa de neurotransmisores, la electrocardiografía, la estimulación cerebral profunda o la lesión de la médula espinal. Una características importante y distintiva de los semiconductores orgánicos es su sensibilidad a la luz visible y al infrarrojo cercano. Recientemente, varios grupos de investigación han explotado esto para la modulación óptica de la actividad electrofisiológica celular, mediante el uso de polímeros conjugados y moléculas orgánicas como actuadores sensibles a la luz exógenos.

En este marco, la oportunidad de utilizar mecanismos de fototransducción basados ​​en polímeros para regular las primeras etapas del desarrollo de células vivas apenas se ha considerado. La posibilidad de regular de forma selectiva y precisa una serie de procesos celulares, como la adhesión, la diferenciación, la proliferación y la migración, sería clave para la medicina regenerativa y la detección de drogas. 

La medicina regenerativa tiene el propósito de reparar, regenerar y reemplazar células, tejidos e incluso órganos dañados por defectos congénitos, enfermedades, lesiones o por el simple envejecimiento restableciendo sus funciones fisiológicas. Las técnicas actualmente disponibles, que comprende la terapia génica y la ingeniería biomédica, utilizan señales químicas, medicamentos y estímulos físico. Sin embargo, la irreversibilidad y la falta de selectividad espacial representan limitaciones importantes de estos métodos. Gracias a este nuevo estudio, la medicina regenerativa puede contar con una nueva técnica: la optoceutica. 

La investigación fue realizada por un grupo de IIT y dirigida por el responsable del Laboratorio OptoCell Maria Rosa Antognazza, en colaboración con dos socios italianos, la Universidad de Pavía y la Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo en Pavía.

“Estamos hablando de una técnica completamente nueva que podría llevarnos a resultados realmente importantes en la ingeniería de tejidos. El uso de la luz como estímulo es mucho más versátil y mucho menos invasivo en comparación con el uso de electrodos; se puede dirigir de una manera específica en diferentes poblaciones de células objeto del tratamiento. El propósito es crear una nueva área de investigación, que llamamos optoceutica, capaz de andar codo a codo con la tecnología farmaceútica y electroquímica y con un enorme potencial de aplicación”, explica Maria Rosa Antognazza, investigadora del IIT.

Es en este contexto que el equipo de investigación, junto con el fisiólogo cardiovascular y primer autor del estudio Francesco Lodola, ha demostrado que es posible aplicar el nuevo método a las células progenitoras del tejido endotelial. Los investigadores lograron promover eficazmente el proceso de angiogénesis in vitro utilizando materiales fotoactivos como sustratos celulares y estimulándolos con pulsos cortos de luz visible. Estos resultados allanan el camino a una serie de desarrollos interesantes en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares.

El siguiente paso será fortalecer la potencialidad de la técnica probada utilizando otros modelos celulares de interés para la regeneración de tejidos. La posibilidad de modular el destino celular mediante estimulación óptica permite a los investigadores ser muy precisos y mínimamente invasivos; y por lo tanto, puede ser muy adecuado para múltiples aplicaciones en el campo terapéutico.