CLEMSON, SC – Cuando Ally Brawner se transfirió a la Universidad de Clemson para especializarse en ciencias ambientales y vegetales, buscaba más que un título: quería oportunidades para aprender, crecer y generar un impacto.
Como estudiante de posgrado en la Facultad de Agricultura, Silvicultura y Ciencias de la Vida, Brawner ha hecho precisamente eso. Su investigación algún día podría transformar la forma en que los médicos tratan la enfermedad cardiovascular aterosclerótica (ASCVD), la principal causa de muerte en el mundo. La ASCVD es causada por la acumulación de placa en las paredes arteriales del corazón. Se refiere a afecciones que incluyen enfermedad coronaria, como infarto de miocardio, angina de pecho y estenosis de la arteria coronaria.
«Vine a Clemson porque ofrecía becas y experiencias prácticas», dijo Brawner, quien se graduará con una maestría el 18 de diciembre.
De la granja al laboratorio: un viaje de descubrimiento
Criado en San Angelo, Texas, como un «mocoso militar», Brawner creció moviéndose con frecuencia. Pero Clemson volvió rápidamente a casa. Después de completar su licenciatura, realizó una maestría en ciencias de los alimentos, nutrición y envasado.
Su tesis de maestría se centra en el desarrollo de una terapia para la aterosclerosis utilizando nanotecnología. Continuará sus estudios en Clemson como estudiante de doctorado bajo la dirección del profesor asociado Alexis Stamatikos, llevando su investigación al siguiente nivel.
El problema: una enfermedad costosa y mortal
La aterosclerosis ocurre cuando el colesterol se acumula en las paredes de las arterias, formando placas que restringen el flujo sanguíneo. Es el principal impulsor de infartos y accidentes cerebrovasculares. La información de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades muestra que los estadounidenses gastan alrededor de 400 mil millones de dólares al año en enfermedades cardiovasculares, gran parte de ello en estatinas o medicamentos que reducen el colesterol LDL (malo). Sin embargo, muchos pacientes todavía mueren a causa de la enfermedad.
«Las estatinas funcionan en el hígado, pero la placa se desarrolla en el sistema vascular», explicó Brawner. «Nuestra atención se centra en el problema donde comienza».
Las arterias transportan sangre desde el corazón. Las paredes arteriales constan de tres capas para brindar soporte y regular el flujo y la presión sanguínea.
La solución: la nanotecnología se une a la nutrición
La investigación de Brawner utiliza polimerosomas (pequeñas nanopartículas diseñadas) para administrar ADN plasmídico terapéutico directamente a las células arteriales afectadas por la aterosclerosis. Estas pequeñas partículas están recubiertas con una cadena proteica especial que se adhiere a un marcador que se encuentra en las células de los vasos sanguíneos cuando las células se inflaman.
Dentro del polimerosoma hay un conjunto de instrucciones (ADN) que le indican a la célula que apague un pequeño interruptor llamado miR-33a-5p. Este interruptor normalmente impide que la célula elimine el colesterol. Cuando se desactiva, la célula produce más proteína auxiliar (ABCA1) que expulsa el colesterol. Este colesterol luego se une al HDL (colesterol bueno), que actúa como un camión de basura que transporta la grasa desde las arterias al hígado, donde se descompone.
«Esta terapia no sólo reduce el LDL como lo hacen las estatinas», afirmó Brawner. «Ayuda a eliminar el colesterol del sistema vascular, abordando la causa fundamental de la formación de placa».
Retos y avances de la ingeniería
Construir un sistema de administración para células específicas fue complicado. Agregar una «etiqueta de dirección» VHPK a las nanopartículas a veces hacía que se pegaran como «espaguetis húmedos», lo que las ralentizaba.
Brawner trabajó para evitar que se agruparan y se aseguró de que cada uno pudiera llevar más instrucciones de ADN en su interior, como empaquetar más tarjetas en sobres individuales sin que se pegaran entre sí.
Sus esfuerzos dieron sus frutos.
«Nos sorprendieron los resultados», dijo. «Nuestros polimerosomas optimizados redujeron significativamente la expresión de miR-33a-5p y aumentaron los niveles de ARNm de ABCA1. Esto fue muy alentador».
VHPK es un componente clave en la investigación de nanomedicina dirigida al tratamiento de enfermedades vasculares inflamatorias.
¿Por qué importa?
Esta terapia podría salvar vidas y reducir los costos de atención médica. También podría servir como medida preventiva para pacientes con riesgo de desarrollar aterosclerosis décadas antes de que aparezcan los síntomas, además de complementar tratamientos existentes como las estatinas.
«Esta investigación aborda una carga importante para la salud pública», afirmó Brawner. «Es emocionante pensar en el impacto».
Próximos pasos: del banco a la cama
Antes de que la terapia pueda probarse en humanos, Brawner y su equipo deben realizar estudios para determinar cómo se comporta el tratamiento en el cuerpo y qué dosis es adecuada. También evaluarán la estabilidad y seguridad del suero.
«El desarrollo de fármacos es un proceso largo», afirmó. «Pero cada paso nos acerca a una posible solución».
Pasión por la ciencia y el servicio.
Para Brawner, el proyecto es más que un ejercicio académico; es una llamada
«Este trabajo combina nutrición, patología de enfermedades y bioingeniería», afirmó. «Nunca resulta aburrido. Me encanta el desafío de aplicar la ciencia teórica a problemas del mundo real».
Stamatikos considera a Brawner «el estudiante de posgrado ideal». Él espera que ella permanezca en la academia.
«Ally tiene mucho conocimiento, es apasionada, trabajadora, colegiada, persevera bajo presión y está muy entusiasmada con su proyecto y con varios otros proyectos en curso en nuestro laboratorio», dijo Stamatikos. “Creo que todo estudiante de posgrado, sin importar la disciplina, debe emular todos estos atributos, cualidades y características positivas que exhibe Ally.
«Su futuro es brillante como científica integral, ya sea que decida permanecer en el mundo académico o aventurarse en la industria después de completar sus estudios de doctorado».
Además de Stamatikos, sus otros mentores, Jessica Larsen y Paul Dawson, han desempeñado un papel clave en su éxito.
«Me empujan a niveles que no sabía que podía alcanzar», dijo.
mirando hacia adelante
Brawner quiere seguir una carrera en investigación académica, aunque está abierta a oportunidades en la industria. Independientemente de lo que depare el futuro, su objetivo sigue siendo el mismo: mejorar la salud humana a través de la ciencia.
«Siento que estoy viviendo un sueño», dijo. «Es increíble dedicarse a la nutrición, el desarrollo de fármacos y la bioingeniería».
–Denise Attaway, Universidad de Clemson
