Una nueva plataforma ayuda a investigar los efectos nocivos de los microplásticos y nanoplásticos

La contaminación por plásticos es un problema medioambiental crítico al que se enfrenta el mundo hoy en día, pero el impacto de todos los microplásticos (MP) y nanoplásticos (NP) que se han filtrado en el suministro de alimentos y bebidas en la salud humana es una "vía de investigación infravalorada", según el equipo que está detrás de un nuevo estudio revelador publicado hoy en STEM CELLS. Este estudio expone la nueva plataforma que los investigadores diseñaron y que les permitió investigar los efectos potencialmente nocivos de las MP y las NP. Los resultados muestran no sólo cómo estas partículas pueden afectar a la salud de un bebé en desarrollo, sino que también pueden abrir nuevas vías para estudiar este tipo de contaminación tan frecuente y su contribución al origen de diversas enfermedades.

Desde 1950 hasta ahora, la producción de plástico se ha multiplicado casi por 200 hasta los 350 millones de toneladas actuales, según un estudio publicado el pasado junio en Science of The Total Environment. En 2018, aproximadamente 6.900 millones de toneladas se habían convertido en residuos, de los cuales el 79% se acumula en el medio natural.

El Dr. Stojkovic es el autor correspondiente del estudio internacional, dirigido por investigadores del Hospital Médico de Fertilidad de Leskovac (Serbia) y de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Kragujevac (Serbia), y actualmente está afiliado al Massachusetts Eye and Ear de la Facultad de Medicina de Harvard en Boston.

Son pocos los estudios que han investigado los efectos potencialmente nocivos de los MP/NP en el desarrollo y la salud humana temprana. Para complicar aún más las cosas, la plétora de tipos de plástico, el tamaño de las partículas y la falta de un modelo fiable hacen que el estudio del impacto de la creciente contaminación ambiental por plásticos en la salud humana sea un verdadero reto.

"Además", dijo el Dr. Stojkovic, "no existe una definición o regulación clara de los MP/NP a nivel internacional".

Todo esto llevó al Dr. Stojkovic y a sus colegas a desarrollar una nueva plataforma que les permitiera, por primera vez, estimar los cambios en los genes y las vías de señalización que podrían alterarse en respuesta a la exposición de embriones humanos de preimplantación y células madre pluripotentes inducidas (iPSC) a partículas de plástico. Centraron su trabajo en las nanopartículas desprendidas por uno de los tipos de plástico más utilizados en los envases de alimentos y bebidas: el poliestireno.

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Para empezar, analizaron los medios de crecimiento de iPSC humanas que estaban expuestos de forma persistente al plástico (frascos de almacenamiento, platos, pipetas y puntas, aire de laboratorio y batas de laboratorio) mediante pirolisis-cromatografía de gases/espectrometría de masas (PyGC/MS). El análisis PyGC/MS excluyó la presencia adicional de cualquier polímero conocido. A continuación, expusieron blastocitos expandidos humanos tempranos y iPSCs humanas a elementos de poliestireno nano (40 nm) y micro (200 nm) y examinaron los efectos. Y por último, los investigadores utilizaron el método HiPathia -un modelo que permite estimar cómo los cambios en la expresión de los genes afectan a los circuitos de señalización y a las consiguientes decisiones funcionales de las células- para poder detectar cualquier mecanismo de enfermedad y predecir los resultados clínicos pertinentes.

Los datos colectivos de estos análisis mostraron que las NPs alteran los genes relacionados con el desarrollo de los ojos, las malformaciones cardíacas y la isquemia.

"En conjunto, los resultados obtenidos con nuestra plataforma basada en células madre y embriones y las NPs de poliestireno demuestran claramente que la comprensión de las interacciones bio-NP y las implicaciones en la salud humana es, más que nunca, de suma importancia, especialmente en esta época de aumento de la contaminación ambiental por plástico y la presencia de partículas microscópicas de plástico en el aire, el suelo, los alimentos, las bebidas y el agua del grifo", dijo el Dr. Stojkovic. También creemos que las conclusiones del estudio hacen un fuerte llamamiento a las autoridades científicas y políticas para que adopten medidas reguladoras que reduzcan el impacto de los nanopartículas, sobre todo teniendo en cuenta que nuestra plataforma descifra los vínculos entre la contaminación ambiental e intracelular y el origen de las enfermedades perjudiciales.

"Este excelente informe ofrece una mirada aleccionadora sobre los efectos de las nanopartículas de plástico en las células madre humanas. Se sabe que estas partículas son problemáticas, pero este es el primer informe, hasta donde yo sé, que proporciona datos mecanísticos y detallados sobre cómo los nanoplásticos de poliestireno afectan a las iPSCs humanas y a las células embrionarias", dijo Jan Nolta, editor jefe de STEM CELLS. "Esta plataforma será muy útil para futuros estudios que evalúen los efectos negativos de diferentes tipos de contaminantes de nanopartículas de plástico".