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Una mejor piel artificial
Las células de la piel de un paciente, genéticamente modificadas y cultivadas en un tubo de ensayo, podrían proporcionar la próxima generación de piel artificial. Como primer paso para crear tal piel de reemplazo, los científicos de Cincinnati han diseñado células de la piel resistentes a las bacterias en el laboratorio y ahora las están probando en animales. En última instancia, esperan producir un tipo de piel artificial que pueda sudar, broncearse y combatir las infecciones.
Las células cutáneas modificadas genéticamente pueden ayudar a proteger los sustitutos cutáneos cultivados de las infecciones. Aquí, las células que fueron modificadas genéticamente para producir niveles más altos de una proteína conocida como beta defensina 4 humana se muestran en verde.
Estamos utilizando la modificación genética para tratar de que la piel cultivada se comporte más como la piel normal, dice Dorothy Supp, investigadora del Hospital Shriners para Niños de Cincinnati que dirigió el proyecto.
La piel nos mantiene hidratados, nos enfría con el sudor y bloquea las bacterias extrañas. Sin la cubierta protectora de la piel, las víctimas de quemaduras graves sufren deshidratación grave y son vulnerables a infecciones bacterianas potencialmente mortales. Los injertos de piel sana en las áreas lesionadas pueden ayudar, pero las personas con quemaduras grandes a menudo no tienen suficiente piel sana para injertar.
Durante la última década, los productos de piel artificial, hechos de andamios de colágeno, la molécula que le da a la piel su estructura y elasticidad, han mejorado drásticamente las posibilidades de supervivencia de las víctimas de quemaduras. Grandes láminas de malla flexible colocadas sobre heridas abiertas estimulan el crecimiento de nueva dermis, la capa inferior de la piel, que no se regenera en circunstancias normales. Luego, los cirujanos pueden trasplantar pequeños trozos de la epidermis del paciente, la capa superior de piel, que crece y se extiende sobre la dermis recién desarrollada.
Más recientemente, los científicos han comenzado a sembrar los andamios de colágeno con células de la piel para ayudar a que la piel crezca: en lugar de trasplantar la epidermis a la piel recién desarrollada, los científicos cultivan células de la epidermis en el andamio de colágeno y luego trasplantan toda la hoja. En un método experimental desarrollado por Steven Boyce de la Universidad de Cincinnati, las células de la piel del propio paciente se biopsian y luego se cultivan en cultivo. Las células se adhieren a un andamio de colágeno, formando una estructura similar a la piel y generando láminas de hasta 100 veces el tamaño de la biopsia original.
Uno de los principales problemas que quedan con la piel artificial es su vulnerabilidad a la infección. Puede tomar una semana o dos para que los vasos sanguíneos, que llevan la maquinaria del sistema inmunológico para combatir las infecciones, se conecten con la dermis que está creciendo recientemente. Sin vasos sanguíneos, las bacterias pueden crecer y causar infecciones, y pueden destruir el injerto y abrir la herida una vez más, dice Ioannis Yannas, bioingeniero y científico de materiales del MIT que ayudó a desarrollar el primer producto de piel artificial. Actualmente, los médicos deben envolver continuamente las heridas con vendajes antibacterianos.
Entonces, Supp y sus colegas modificaron genéticamente las células de la piel para producir niveles más altos de una proteína antibacteriana. En un artículo publicado en el número actual de la Revista de investigación y cuidado de quemaduras , Supp demostró que estas células de la piel, cuando se cultivan en un tubo de ensayo, pueden matar más de un tipo específico de bacteria que las células de la piel estándar.
Supp advierte que las células manipuladas están todavía muy lejos de su uso clínico. La verdadera prueba de las propiedades para combatir las bacterias vendrá en el entorno complejo de una herida real, que está plagada de muchos tipos diferentes de bacterias. Los investigadores ahora están planeando experimentos en modelos animales.
Idealmente, Supp desea crear una piel aún mejor cultivada, con células que puedan desarrollar las estructuras moleculares necesarias para producir sudor, cabello y pigmento. Si podemos comenzar con dos tipos de células y agregar uno o dos genes a la vez y lograr que estas estructuras se desarrollen, sería muy emocionante, dice.