Neovascularización/Angiogénesis

PSI para la neovascularización/angiogénesis

La neovascularización es la formación de nuevas redes microvasculares. In vivo, este proceso se realiza principalmente a través de la angiogénesis, es decir, el desarrollo de nuevos vasos a partir de otros ya existentes. La neovascularización/angiogénesis desempeña un papel fundamental en muchos tratamientos y enfermedades; por ello, se estudia en profundidad en numerosos campos, como la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, la biología vascular y la biología del cáncer. Existen muchos modelos en función de la aplicación: para el desarrollo/la administración de fármacos, la caracterización de enfermedades y el tratamiento con células madre. Se necesitan herramientas que permitan evaluar la formación de nuevos vasos, preferiblemente mediante métodos no invasivos y no destructivos. El sistema de imágenes de contraste de moteado láser PeriCam PSI puede utilizarse para realizar un seguimiento de los cambios en la perfusión sanguínea microvascular a lo largo del tiempo. Los estudios han demostrado que los incrementos en la perfusión se corresponden con la formación de más vasos sanguíneos funcionales. PeriCam PSI se ha utilizado para elaborar varios de estos modelos.

(A) Fotografía de una vista dorsal e imágenes de perfusión longitudinales con PSI de un ratón con dos implantes de andamiajes de fibrina subcutáneos con y sin factor de crecimiento angiogénico. Las ROI se eligieron en función de la ubicación física de los implantes. (B) La cuantificación del cambio en la perfusión con respecto al día 0, según un análisis de las ROI de las imágenes de perfusión con PSI, muestra un aumento global de la perfusión a lo largo del tiempo. El mayor cambio en la perfusión se observó el día 7, en el que los andamiajes +bFGF tienden a mostrar una mayor perfusión que los andamiajes -bFGF 1-2.
Figura por cortesía del Dr. Mario Fabiilli de LED-Based Photoacoustic Imaging for Monitoring Angiogenesis in Fibrin Scaffolds Autores: Yunhao Zhu, Xiaofang Lu, Xiaoxiao Dong, et al. Publicación: Tissue Engineering Parte C: Métodos
Editor: Mary Ann Liebert, Inc. Fecha: 1 de septiembre de 2019.

Aspectos generales

PeriCam PSI ha demostrado ser una herramienta útil en diversos campos dentro del sector de la investigación de la neovascularización y la angiogénesis. Uno de los campos principales es el estudio de los tratamientos proangiogénicos para la arteriopatía periférica y la cicatrización de heridas en modelos con animales preclínicos. En el caso de la APP, la isquemia se provoca quirúrgicamente en la extremidad inferior y se confirma con PeriCam PSI; además, se puede realizar un seguimiento a lo largo del tiempo del proceso dinámico de recuperación de la perfusión. Asimismo, se crean heridas cutáneas y se utiliza PeriCam PSI para comprobar que la cicatrización es normal. En ambos modelos, PeriCam PSI permite al investigador realizar un seguimiento longitudinal de los mismos sujetos, ahorrando tiempo y dinero al reducir el número de animales necesario para el estudio.

Otro campo es el estudio del cáncer en los modelos de tumores subcutáneos y ensayo de la MCA, así como el desarrollo de fármacos antiangiogénicos para el tratamiento. PeriCam PSI puede utilizarse para supervisar la perfusión en los tumores a medida que estos evolucionan, y para evaluar la eficacia de los tratamientos que tienen como objetivo acabar con ellos por inanición.

Isquemia en las patas traseras (HLI)

La preparación de isquemia en las patas traseras de ratones es un modelo que se utiliza habitualmente y resulta importante para el estudio de la arteriopatía periférica. En él se procede a la ligadura y la extirpación unilaterales de la arteria femoral para provocar una isquemia aguda en las extremidades con el fin de evaluar la regeneración vascular, la angiogénesis y la arteriogénesis empleando diversas estrategias, como la administración de factor de crecimiento y el tratamiento celular. También puede usarse para evaluar los efectos proangiogénicos de las sustancias terapéuticas 3-12 y la recuperación natural en animales sanos 13, enfermos (diabéticos) 14-16 o de edad avanzada 17, y genéticamente intactos o genomanipulados por desactivación génica 18-20.

El sistema de obtención de imágenes de contraste de moteado láser PeriCam PSI se utiliza para confirmar la isquemia tras la intervención quirúrgica midiendo el descenso de la perfusión sanguínea en la microcirculación (60-70 %) y supervisando longitudinalmente la eficacia de la estrategia de tratamiento. Normalmente, cada animal se somete a seguimiento durante un periodo de hasta un mes tras la intervención quirúrgica/el tratamiento con PSI para registrar los incrementos progresivos en la perfusión sanguínea como resultado de la revascularización, ahorrando al investigador tiempo y dinero al reducir el número de animales necesario para el estudio.

Ensayo de membrana corioalantoidea (MCA) de pollo

La MCA se forma durante el desarrollo embrionario de los pollos por fusión de las capas mesodérmicas alantoidea y coriónica. Se trata de una membrana embrionaria no inervada y muy vascularizada, lo que la convierte en un sustrato ideal para el estudio de la angiogénesis y el crecimiento tumoral. Se incuba un huevo de gallina fertilizado entre cuatro y ocho días, momento en el que se crea una ventana en la cáscara que permite observar el embrión y los vasos sanguíneos que se están formando.

En el ensayo de angiogénesis se pueden administrar de forma tópica diversos fármacos y biomoléculas con el fin de estudiar su potencia angiogénica. También pueden implantarse andamiajes de material biocompatible, realizándose una supervisión de la invasión de los vasos a lo largo del tiempo para analizar una estrategia de ingeniería tisular.

En los modelos de cáncer, se pueden trasplantar distintos tipos de células cancerosas a la MCA para estudiar el crecimiento tumoral. De este modo, se obtiene un modelo relativamente sencillo para estudiar la formación de muchos tipos diferentes de tumores cancerosos y probar nuestros fármacos y estrategias de tratamiento personalizadas. El modelo de MCA es muy reproducible y rentable, y, a diferencia de muchos otros modelos con animales in vivo, no necesita de la aprobación de un comité de ética. Además, el modelo de MCA presenta una inmunodeficiencia natural, por lo que resulta ideal para el trasplante de células, y el sistema cerrado prolonga la semivida de muchas moléculas experimentales, lo cual reduce las cantidades necesarias para el estudio.

El sistema de obtención de imágenes de contraste de moteado láser PeriCam PSI puede usarse para medir el cambio en la perfusión sanguínea en el ensayo de angiogénesis y detectar diferencias en la eficacia de diversos componentes proangiogénicos. También puede usarse para supervisar la formación de vasos sanguíneos intratumorales funcionales 25 y evaluar la eficacia de los agentes antiangiogénicos en el tratamiento del cáncer.

Perfusión con PSI Z en ensayo de la MCA el día 6 tras la fertilización.

Tumor Subcutáneo

El crecimiento y la metástasis de los tumores dependen del desarrollo de vasos sanguíneos y la eficacia de la microcirculación. Sin angiogénesis, un pequeño foco de células tumorales no puede crecer en una ubicación secundaria. La angiogénesis desempeña un papel fundamental en el crecimiento, la evolución, la invasión y la metástasis tumorales, por lo que su inhibición podría ser una estrategia para el tratamiento de algunos tipos de cáncer.

El modelo de tumor subcutáneo es el sistema de evaluación más popular para el análisis in vivo de nuevos candidatos a medicamentos antineoplásicos. Normalmente se emplean estirpes de animales inmunodeficientes, y las células cancerosas cultivadas se implantan a nivel subcutáneo, dando lugar a la formación de un tumor sólido en unas 2 semanas. Hay una gran variedad de estirpes de células cancerosas humanas y murinas adaptadas al crecimiento en huéspedes roedores, lo que permite la evaluación de las opciones terapéuticas en el modelo de tumor correspondiente. Los investigadores supervisan el crecimiento y la evolución de los tumores, y con frecuencia llevan a cabo un ensayo de densidad microvascular tumoral para comprobar la eficacia de la estrategia de tratamiento. PeriCam PSI puede utilizarse para supervisar la perfusión sanguínea en los tumores subcutáneos a lo largo del tiempo y evaluar la eficacia de los tratamientos antiangiogénicos para el tratamiento del cáncer.

Imágenes de perfusión en una oreja de ratón con tumor subcutáneo el día 14. Las imágenes muestran un aumento de la perfusión sanguínea tumoral como respuesta a un ataque térmico.

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Bibliografía:

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