El profesor del MIT explica el progreso en la comprensión de paludismo que aplica la nanotecnología

Published on December 14, 2010 at 1:15 AM

Aunque la ingeniería ha jugado un papel clave en el desarrollo de tecnología para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades humanas, que sólo recientemente ha comenzado a tener un impacto en la comprensión de las bases celulares y moleculares de la enfermedad.

En la última década, los ingenieros han comenzado a hacer grandes contribuciones a la comprensión de enfermedades como la malaria, las enfermedades hereditarias y el cáncer de la sangre, de acuerdo con Subra Suresh, el ex decano de la Facultad de Ingeniería de MIT.

NSF Director y antigua Escuela de Ingeniería Dean Subra Suresh.

En una charla en el MIT, el jueves 9 de diciembre de Suresh, que está de licencia como profesor Vannevar Bush de Ingeniería del MIT y actualmente es director de la Fundación Nacional de Ciencias, describe varias maneras en que la investigación interdisciplinaria ha llevado a una nueva comprensión de las enfermedades humanas, especialmente la malaria.

Suresh fue elegido para dar el primero David B. Conferencia Schauer, creado para honrar el profesor del MIT de ingeniería biológica, que murió en junio de 2009. Schauer dedicado su carrera al estudio de las enfermedades bacterianas, con especial énfasis en la comprensión de cómo una infección bacteriana en el tracto gastrointestinal produce enfermedades como la enfermedad inflamatoria intestinal, hepatitis y cáncer.

Suresh logros en llevar el punto de vista de ingeniería para el estudio de enfermedades humanas, lo convirtió en una opción obvia para la conferencia, dijo James Fox, profesor de medicina comparativa y la ingeniería biológica, que introdujo Suresh. "Sus descubrimientos sobre las conexiones entre la nanomecánica y la malaria han dado forma a nuevos campos en la intersección de las disciplinas tradicionales", dijo Fox.

Suresh, que ha ocupado nombramientos en el MIT de los Departamentos de Ciencia de los Materiales e Ingeniería, Ingeniería Biológica, Ingeniería Mecánica y de la División de Ciencias de la Salud y Tecnología, se interesó en el estudio de las enfermedades infecciosas hace unos ocho años.

"La perspectiva de un ingeniero puede aportar a campos aparentemente tan dispares como las enfermedades infecciosas puede ser muy beneficioso para tratar de no sólo entender los mecanismos de las enfermedades infecciosas humanas, sino también el desarrollo de nuevas tecnologías para el diagnóstico y la terapéutica," dijo Suresh.

Una nueva visión de la malaria

Como experto en nanotecnología, Suresh decidió estudiar cómo los cambios mecánicos a nivel celular puede influir en las enfermedades humanas. En concreto, se centró en la comprensión de cómo el parásito de la malaria altera tanto la rigidez y la rigidez de los glóbulos rojos, lo que evita que las células rojas de la sangre de transportar el oxígeno a todos los tejidos del cuerpo.

La malaria infecta a alrededor de 400 millones de personas en todo el mundo cada año y mata entre 1 millón y 3 millones de dólares. Dos parásitos - Plasmodium falciparum y Plasmodium vivax - ampliamente causa la enfermedad, pero Suresh se ha centrado en P. falciparum, ya que es a la vez más mortal y susceptible de cultivo en el laboratorio.

La malaria es transmitida por mosquitos, que liberan del parásito en el torrente sanguíneo de la víctima humana que se alimentan. Después de reproducir en el hígado durante varios días, los parásitos entran en los eritrocitos, donde en repetidas ocasiones someterse a un ciclo de vida de 48 horas. Al final de cada ciclo, más parásitos se liberan para infectar las células de sangre adicionales.

El uso de "pinzas ópticas" (una técnica que consiste estirando suavemente las células con dos cuentas controladas por láser), Suresh y sus colegas descubrieron en 2005 que después de P. falciparum invasión, glóbulos rojos se vuelven hasta 100 veces más rígido que los glóbulos rojos, mucho más lo que se pensaba. Esta pérdida de la deformabilidad en gran medida puede afectar la capacidad de las células de flujo a través de los capilares. Más tarde se cuantifica cómo los glóbulos rojos infectados tienen una tendencia mucho mayor a pegarse entre sí y con las paredes de los vasos sanguíneos, lo que los agrupan.

Juntos, estos dos cambios biomecánicos pueden reducir drásticamente la cantidad de oxígeno que llega a muchos tejidos, lo que llevó a las víctimas a sufrir los síntomas típicos de la malaria, como la fatiga anemia, dolor de cabeza y muscular, y, potencialmente, insuficiencia renal o la muerte.

Más recientemente, Suresh ha colaborado con los físicos de George Harrison Lab del MIT espectroscopia para demostrar que la infección por malaria también causa roja membranas de las células de sangre al perder su capacidad de vibrar. Esas vibraciones, que son indicadores de la salud de una célula, había sido imposible estudiar para toda la célula, ya que se miden en milmillonésimas de metro y se producen sólo en microsegundos.

Suresh y sus colegas ahora están estudiando el papel de una proteína que parece controlar los cambios de la deformabilidad de los glóbulos rojos. Su trabajo podría conducir a nuevos medicamentos que se dirigen a la proteína, como RESA.

Todos estos estudios han sido posibles por el desarrollo de nuevas tecnologías, tales como pinzas ópticas, microfluídica y aplicación de tecnologías que tradicionalmente no se aplica a los sistemas biológicos, tales como las técnicas de microscopía utilizado en el Laboratorio de Espectroscopia de MIT. "La mayoría de las cosas que hemos sido capaces de hacer, no se podría haber hecho hace 10 años. Las herramientas experimentales y computacionales no existía ", dijo Suresh.

Suresh dijo que espera que los tipos de estudios interdisciplinarios que cada vez más generalizada, en el MIT y en otros lugares. Campos como la genética, la nanotecnología, la microfluídica y la ingeniería de cómputo tienen mucho que ofrecer al estudio de enfermedades humanas, dijo. "Tenemos la oportunidad de encontrar algo nuevo y único."

Fuente: http://web.mit.edu/

Last Update: 6. October 2011 01:11

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