Nanotecnología, nanomedicina, cáncer y diabetes

  • Inés Rauschert Plataforma de Microscopía de Fuerza Atómica, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable
  • Ana Zambrana Laboratorio de Señalización Celular y Nanobiología, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
  • Verónica Bervejillo Laboratorio de Señalización Celular y Nanobiología, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
  • Andrés Alberro Laboratorio de Señalización Celular y Nanobiología, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
  • Rocío Varela Laboratorio de Señalización Celular y Nanobiología, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
  • Juan C Benech Director del Laboratorio de Señalización Celular y Nanobiología. Responsable de la Plataforma de MFA
Palabras clave: Nanotecnología, nanomedicina, cáncer, diabetes, microscopía de fuerza atómica

Resumen

Dados los avances tecnológicos recientes, las ciencias biomédicas buscan por medio de la nanotecnología nuevas posibilidades de tratamientos y herramientas de diagnóstico. Estos avances tecnológicos hacen posible estudiar la mecánica de material biológico vivo y su relación con procesos biológicos o moleculares.

Una de las líneas de investigación que se desarrolla en nuestro laboratorio es estudiar el efecto que distintas patologías tienen en la nanomecánica celular. En particular, utilizando herramientas nanotecnológicas como el microscopio de fuerza atómica, hemos constatado que la rigidez celular se modifica en el caso del neuroblastoma y de la cardiomiopatía diabética. Además, hemos constatado que en los dos casos la modificación de la rigidez celular está asociada con alteraciones del citoesqueleto. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares responsables de estas alteraciones permitirá el desarrollo de nuevas terapias cada vez más especializadas.

Citas

Alberro, A. (2016). Diabetes mellitus: cambios morfológicos, muerte celular y alteraciones del citoesqueleto de actina inducidos por hiperglucemia e hiperlipidemia en la línea celular H9c2 de mioblastos de embriones de rata. PEDECIBA, tesis de maestría. Universidad de la República.

Arieta, D. R. A. K. (2011). Miocardiopatia diabética. Salud Militar, 1-6.

Battiprolu, P. K., Gillette, T. G., Wang, Z. V, Lavandero, S., Hill, J. A. (2010). Diabetic cardiomyopathy: Mechanisms and therapeutic targets. Drug Discovery Today. Disease Mechanisms, 7(2), e135–e143. https://doi.org/10.1016/j.ddmec.2010.08.001

Benech, J. C., Benech, N., Zambrana, A. I., Rauschert, I., Bervejillo, V. y Oddone, N. (2015). Intrinsic nanomechanical changes in live diabetic cardiomyocytes. Cardiovascular Regenerative Medicine, 2(e893), 1–8. https://doi.org/10.14800/crm.893

Benech, J. C., Benech, N., Zambrana, A. I., Rauschert, I., Bervejillo, V., Oddone, N. y Damián, J. P. (2014). Diabetes increases stiffness of live cardiomyocytes measured by atomic force microscopy nanoindentation. American Journal of Physiology - Cell Physiology, 307(10), C910 LP-C919. Retrieved from http://ajpcell.physiology.org/content/307/10/C910.abstract

Bervejillo, V. (2015). Glicosilación de proteínas y productos finales de glicosilación avanzada en el corazón diabético. Efectos del Resveratrol. pedeciba, tesis de maestría. Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

Boudina, S. y Abel, E. D. (2007). Diabetic cardiomyopathy revisited. Circulation, 115(25), 3213 LP-3223. Retrieved from http://circ.ahajournals.org/content/115/25/3213.abstract

Boudina, S. y Abel, E. D. (2010). Diabetic cardiomyopathy, causes and effects. Reviews in Endocrine & Metabolic Disorders, 11(1), 31–39. https://doi.org/10.1007/s11154-010-9131-7

Candido, R., Forbes, J. M., Thomas, M. C., Thallas, V., Dean, R. G., Burns, W. C., Burrell, L. M. (2003). A breaker of advanced glycation end products attenuates diabetes-induced myocardial structural changes. Circulation Research, 92(7), 785 LP-792. Retrieved from http://circres.ahajournals.org/content/92/7/785.abstract

Domingo-Fernandez, R., Watters, K., Piskareva, O., Stallings, R. L. y Bray, I. (2013). The role of genetic and epigenetic alterations in neuroblastoma disease pathogenesis. Pediatric Surgery International, 29(2), 101–119. https://doi.org/10.1007/s00383-012-3239-7

Dufrene, Y. F., Ando, T., Garcia, R., Alsteens, D., Martinez-Martin, D., Engel, A., Muller, D. J. (2011). Imaging modes of atomic force microscopy for application in molecular and cell biology. Nat Nano, 12(4), 295–307. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2017.45

Falcão-Pires, I., Hamdani, N., Borbély, A., Gavina, C., Schalkwijk, C. G., Van der Velden, J., Paulus, W. J. (2011). Diabetes mellitus worsens diastolic left ventricular dysfunction in aortic stenosis through altered myocardial structure and cardiomyocyte stiffness. Circulation, 124(10), 1151 LP-1159. Retrieved from http://circ.ahajournals.org/content/124/10/1151.abstract

Foisner, Y. G. y R. (2015). Lamins: Nuclear intermediate filament proteins with fundamental functions in nuclear mechanics and genome regulation. Annual Review of Biochemistry, 84, 131–164.

Gil-ortega, I. y Carlos, J. (2006). Miocardiopatía diabética, 127(15), 584–594.

Hutchison, C. J. y Worman, H. J. (2004). A-type lamins: Guardians of the soma? Nat Cell Biol, 6(11), 1062–1067. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1038/ncb1104-1062

Laakso, M. y Kuusisto, J. (2014). Insulin resistance and hyperglycaemia in cardiovascular disease development. Nat Rev Endocrinol, 10(5), 293–302. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1038/nrendo.2014.29

Lammerding, J. (2004). Mechanotransduction in cardiac myocytes. Annals of the New York Academy of Sciences, 1015, 53–70.

Meininger, G. A. (2014). <em>The central importance of the cytoskeleton forincreased cell stiffness in cardiovascular disease</em>. Focus on “Diabetes increases stiffness of live cardiomyocytes measured by atomic force microscopy nanoindentation.” American Journal of Physiology - Cell Physiology, 307(10), C908 LP-C909. Retrieved from http://ajpcell.physiology.org/content/307/10/C908.abstract

Morrish, N. J., Wang, S.-L., Stevens, L. K., Fuller, J. H. y Keen, H. (2001). Mortality and causes of death in the who multinational study of vascular disease in diabetes. Diabetologia, 44(S2), S14–S21. https://doi.org/10.1007/PL00002934

Müller, D. J. y Dufrêne, Y. F. (2017). Atomic force microscopy: a nanoscopic window on the cell surface. Trends in Cell Biology, 21(8), 461–469. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2011.04.008

Murarka, S. y Movahed, M. R. (2010). Diabetic cardiomyopathy. Journal of Cardiac Failure, 16(12), 971–979. https://doi.org/10.1016/j.cardfail.2010.07.249

Rauschert, I., Aldunate, F., Preussner, J., Arocena-Sutz, M., Peraza, V., Looso, M., Agrelo, R. (2017). Promoter hypermethylation as a mechanism for Lamin A/C silencing in a subset of neuroblastoma cells. PLoS ONE (Vol. 12). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175953

Schulte JH, E. A. (2015). Neuroblastoma. Crit Rev Oncog, 20(3–4), 245 270.

Shimi, T., Kittisopikul, M., Tran, J., Goldman, A. E., Adam, S. A., Zheng, Y., Goldman, R. D. (2015). Structural organization of nuclear lamins A, C, B1, and B2 revealed by superresolution microscopy. Molecular Biology of the Cell, 26(22), 4075–4086. https://doi.org/10.1091/mbc.E15-07-0461

Takeshi, S., Pack, C.-G. y Goldman, R. D. (2016). Analyses of the dynamic properties of nuclear lamins by fluorescence recovery after photobleaching (frap) and fluorescence correlation spectroscopy (fcs) BT - The nuclear envelope: methods and protocols. In S. Shackleton, P. Collas y E. C. Schirmer (eds.) (pp. 99–111). Nueva York, NY: Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3530-7_5

Van Heerebeek, L., Hamdani, N., Handoko, M. L., Falcao-Pires, I., Musters, R. J., Kupreishvili, K., Paulus, W. J. (2008). Diastolic stiffness of the failing diabetic heart. Circulation, 117(1), 43 LP-51. Retrieved from http://circ.ahajournals.org/content/117/1/43.abstract

Waddingham, M. T., Edgley, A. J., Tsuchimochi, H., Kelly, D. J., Shirai, M. y Pearson, J. T. (2015). Contractile apparatus dysfunction early in the pathophysiology of diabetic cardiomyopathy. World Journal of Diabetes, 6(7), 943–960. https://doi.org/10.4239/wjd.v6.i7.943

Wang, J., Song, Y., Wang, Q., Kralik, P. M. y Epstein, P. N. (2006). Causes and characteristics of diabetic cardiomyopathy. The Review of Diabetic Studies, 3(3), 108–117. https://doi.org/10.1900/RDS.2006.3.108

Whiting, D. R., Guariguata, L., Weil, C. y Shaw, J. (2011). IDF Diabetes Atlas: Global estimates of the prevalence of diabetes for 2011 and 2030. Diabetes Research and Clinical Practice, 94(3), 311–321. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2011.10.029

Worman, H. J. y Schirmer, E. C. (2015). Nuclear membrane diversity: Underlying tissue-specific pathologies in disease? Current Opinion in Cell Biology, 34, 101–112. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceb.2015.06.003

Yango, A., Schape, J., Rianna, C., Doschke, H. y Radmacher, M. (2016). Measuring the viscoelastic creep of soft samples by step response AFM. Soft Matter, 12(40), 8297–8306. https://doi.org/10.1039/C6SM00801A

Zambrana, A. (2016). Efecto del resveratrol en el corazón de ratones diabéticos. PEDECIBA, tesis de maestria. Universidad de la Republica.

Publicado
2018-01-10
Cómo citar
Rauschert, I., Zambrana, A., Bervejillo, V., Alberro, A., Varela, R., & Benech, J. (2018). Nanotecnología, nanomedicina, cáncer y diabetes. Mundo Nano. Revista Interdisciplinaria En Nanociencias Y Nanotecnología, 10(19), 26-36. https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2017.19.62403
Sección
Artículos de investigación