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Hígados viejos hechos nuevos otra vez
Los científicos del Hospital General de Massachusetts en Boston han dado los primeros pasos hacia la construcción de hígados funcionales y trasplantables. En un estudio en ratas, publicado hoy en línea por Medicina de la naturaleza , los investigadores tomaron hígados de donantes, los despojaron suavemente de sus células mientras dejaban intacto el resto del material, y luego usaron la estructura restante como un andamio sobre el cual cultivar células hepáticas sanas. El resultado fue un órgano casi completo que se trasplantó a las ratas y permaneció funcional hasta ocho horas.
Antes y después de: Los científicos están utilizando hígados de rata no saludables, como el que se muestra a la izquierda, para reconstruir los que funcionan. Lavar las células viejas y sus escombros con un detergente deja un andamio que conserva su arquitectura de vasos sanguíneos, que se muestra a la derecha. El nuevo andamio se puede sembrar con células hepáticas sanas.
La enfermedad hepática es la duodécima causa de muerte más grande en los Estados Unidos, mientras que las enfermedades cardíacas y renales ocupan un lugar aún más alto. Los síntomas de insuficiencia orgánica se pueden tratar hasta cierto punto, pero la única cura es el trasplante, y simplemente no hay suficientes órganos de donantes sanos para todos. Durante décadas, los investigadores han estado trabajando para construir reemplazos. Pero los órganos son sistemas complejos, con una densidad celular y un sistema de vasos sanguíneos que son difíciles de replicar.
La nueva técnica, que se demostró por primera vez en corazones hace dos años, aprovecha la estructura preexistente de un órgano en toda su complejidad y proporciona un uso para órganos no saludables que de otra manera no podrían usarse. Intentamos resucitar órganos que serían descartados y hacemos cosas para que sean trasplantables, dice Trajes Basak , primer autor del artículo e investigador del Centro de Ingeniería en Medicina en MGH.
Otros enfoques para la regeneración de órganos han variado ampliamente, desde la creación de andamios hechos en laboratorio hasta el uso de impresoras de chorro de tinta para crear tejido tridimensional. Pero todos estos métodos intentan imitar lo que el cuerpo ya ha creado con éxito. La técnica de descelularización capitaliza eso, eliminando lo que está roto y reemplazándolo con nuevas células sanas. Lo que hemos hecho es básicamente tomar el atajo, dice Korkut adecuado , el investigador del Centro de Ingeniería en Medicina que dirigió el trabajo.
Esto supera a otros enfoques, dice Stephen Badylak , especialista en ingeniería de tejidos de la Universidad de Pittsburgh Centro McGowan de Medicina Regenerativa . La belleza de este enfoque es que no intenta sintetizar nada. Intenta aislar el andamio tridimensional de la madre naturaleza y aprovechar eso. Si esto se puede trasladar a la clínica, y todavía estamos muy lejos de eso, es un avance tremendo.
Uygun y sus colegas comenzaron con hígados de ratas que habían muerto por falta de oxígeno. Descelularizaron los hígados con un detergente, que eliminó las células restantes y eliminó sus desechos. Lo que quedó fue un delicado andamio de proteínas y azúcares y otras estructuras extracelulares, incluida la arquitectura de los vasos sanguíneos, el aspecto más complejo del hígado, el más difícil de duplicar y el más necesario para la supervivencia de las nuevas células. Los científicos sembraron el andamio con células hepáticas aisladas de hígados de ratas sanas, así como células endoteliales para revestir los vasos sanguíneos, y el resultado permaneció funcional en cultivo durante 10 días.
Rociado de hígado: Después de sembrar un andamio con células hepáticas sanas, se coloca en una configuración de cultivo in vitro. El líquido rosa que circula en el andamio tiene los nutrientes necesarios para mantener vivas las células. El andamio aún no se ha sembrado con células sanas.
Los investigadores también trasplantaron hígados reconstruidos de dos días a ratas, conectándolos al sistema vascular de los animales. Después de ocho horas, los hígados continuaron incorporando el flujo sanguíneo de los animales y permanecieron funcionales, algo que nunca antes se había hecho con un órgano diseñado tan complicado. Es un enfoque muy prometedor que revolucionará el campo de la ingeniería de tejidos para hígados, dice Basak Uygun. Es un órgano particularmente desafiante, porque requiere una circulación sanguínea extensa y constante. Entonces, si esto se pudiera hacer para los hígados, sería un gran avance.
Es un muy buen trabajo y avanza en el campo, mostrando cada vez más que estas cosas de hecho se pueden hacer y son posibles, dice Anthony Atala , director del Instituto de Medicina Regenerativa del Centro Médico Bautista de la Universidad de Wake Forest, quien ha utilizado tanto la impresión por chorro de tinta como el enfoque de descelularización. Los órganos sólidos son increíblemente complejos, porque tienen muchas más células por centímetro que cualquier otro tipo de tejido. ¿Y cómo se abastece de sangre a un volumen de células tan grande? Los órganos descelularizados son una buena estrategia para preservar el tejido vascular.
Sin embargo, quedan algunos obstáculos importantes. El primer problema es que el método actual no puede repoblar los vasos sanguíneos lo suficientemente densamente como para permitir la circulación sanguínea durante más de 24 horas. El colágeno expuesto del andamio hace que la sangre se coagule y se coagule, razón por la cual Uygun dejó los hígados modificados trasplantados durante solo ocho horas.
El segundo obstáculo será encontrar una fuente constante de células hepáticas humanas sanas. A corto plazo, los investigadores creen que pueden depender de células de donantes sanos. (Los hígados sanos pueden regenerarse de nuevo a su tamaño completo en solo unas pocas semanas). Pero más adelante, la ciencia de las células madre puede estar lo suficientemente avanzada como para que las personas donen sus propias células, lo que permite a los científicos diferenciarlas en el laboratorio en células hepáticas que no inducirá una reacción del sistema inmunológico y los usará para sembrar un andamio.
Korkut Uygun y sus colegas ya están trabajando en una solución al problema de los vasos sanguíneos y creen que deberían tener trasplantes de hígado completamente funcionales en ratas dentro de dos años. Esperamos que esté en la clínica en cinco a diez años, dice. Eso es asumiendo que nada sale mal.
Es una perspectiva tentadora. Esto representa una terapia potencial para aquellos pacientes que no tienen la suerte de recibir un trasplante o no son elegibles para uno, dice Badylak. Es un gran paso adelante.