La reprogramación de células mediante la inserción de genes exógenos representa una de las aplicaciones con mayor potencial en Biomedicina. Este procedimiento, llamado terapia génica, tiene el potencial de corregir la expresión de genes cuya alteración esté relacionada con la patología de alguna enfermedad, incluyendo cáncer, Parkinson o padecimientos cardiovasculares. En los últimos años, la información sobre los genes que participan en eventos celulares y moleculares en mamíferos ha crecido en forma espectacular; asimismo, los avances para el diseño y producción de material genético han sido enormes. No obstante, la terapia génica ha sido autorizada únicamente para tratar padecimientos letales, ya que hasta ahora no existe un método eficaz y seguro para transferir genes en células eucariotas. La introducción de material genético al interior de una célula ha sido mediada por virus defectuosos, los cuales son modificados para eliminarles regiones de virulencia e insertarles genes recombinantes de interés. Tales construcciones conservan la capacidad del virus para introducirse en las células de manera natural e inducir la expresión de los genes que portan. Sin embargo, nuestro desconocimiento sobre genomas virales ha acarreado serios problemas de seguridad, ocasionando inclusive cuadros de leucemia en individuos tratados. En este proyecto proponemos explorar tecnologías basadas en las Ciencias Físicas a fin de introducir material genético en un modelo de células cultivadas in vitro. Con una larga trayectoria de uso clínico, la cavitación acústica producida por ondas de choque es reconocida como un método poco invasivo, aplicable in vivo, capaz de permeabilizar la membrana celular. Sin embargo, los estudios para insertar material genético mediante ondas de choque han mostrado una eficacia muy baja, lo cual es atribuido, al menos en parte, a la degradación del material desnudo en fluidos biológicos, así como a la repulsión de cargas electrostáticas entre el material ácido y las células. En esta propuesta combinaremos la cavitación acústica generada mediante ondas de choque con herramientas de nanotecnología capaces de paliar problemas asociados con el uso de ADN desnudo. Específicamente, nanopartículas diseñadas para uso farmacológico serán utilizadas para encapsular el material, para posteriormente introducirlo en las células por permeabilización inducida por ondas de choque. Finalmente, proponemos analizar los efectos de las nanopartículas y de las ondas de choque sobre la señalización y activación de células tratadas, lo cual generará información relevante para aplicaciones específicas de terapia génica.

En este proyecto analizaremos una estrategia no viral novedosa para insertar material genético en células humanas: la combinación de nanotecnología y de cavitación acústica._x000D_ _x000D_ La cavitación acústica inducida por ondas de choque representaría un método llamativo para la inserción de genes, que presenta ventajas sobre otras estrategias actualmente en estudio. Importantemente, las ondas de choque son aplicadas de manera extracorpórea, eliminando la necesidad de cirugías para actuar sobre tejidos no superficiales. El uso de las ondas de choque es mínimamente invasivo, como ha sido demostrado durante más de 20 años de uso clínico._x000D_ _x000D_ Hasta ahora, los estudios de transfección celular por ondas de choque han desatendido la optimización de las propiedades fisicoquímicas del material genético como cargo. En este proyecto proponemos el uso de nanovectores que provean un método eficiente de internalización._x000D_ _x000D_ Finalmente, hasta donde sabemos, éste sería el primer trabajo que compagine análisis de transfección celular y exploración de la modificación de señales per se en células sometidas a tratamientos con ondas de choque.