La ingeniería de tejidos es una parte fundamental de lo que se conoce como medicina regenerativa. Aunque muchos de los trabajos continúan aún en fase de investigación, lo cierto es que la primera aplicación clínica de esta disciplina, también conocida como bioingeniería, tuvo en lugar en la década de los ochenta.
En aquella época, el equipo de investigación del Dr. Banks-Schelegel demostró por primera vez que podía usarse epitelio cutáneo (obtenido a partir de cultivos in vitro) en injertos realizados en animales de experimentación. Aquel paso fue el primero para imaginar lo que vendría años después: hacer crecer células o tejidos en los laboratorios, para luego tratar de aplicarlos en pacientes que necesitaran «trasplantes» de ciertas zonas de su organismo.
Con el famoso boom de las células madre, parecía que la aplicación de esta nueva herramienta en la bioingeniería y la medicina tendría unos resultados espectaculares. Si bien el desarrollo y aplicación en clínica no ha sido tan rápido como en principio se esperaba, los primeros «injertos» que utilizan la terapia celular continúan siendo una promesa muy buena para los pacientes y profesionales sanitarios.
Hoy os explicamos dos resultados novedosos de la aplicación de células madre en la reparación del corazón. En otras palabras, saber cómo podríamos utilizar parches celulares para «arreglar» un órgano tan importante una vez que ha sido dañado, por ejemplo, en el caso de haber sufrido un infarto.
¿Qué son las células madre?
Las células madre, conocidas en inglés como stem cells, son aquellas que dan origen a células más especializadas, y que cuentan con una capacidad de multiplicación indefinida (en otras palabras, presentan autorrenovación). Gracias a que podrían ser en principio una fuente inagotable de cualquier tipo celular que podamos imaginar, siempre han sido una gran promesa en medicina, por la posibilidad de que fueran usadas precisamente en la medicina regenerativa.
De hecho, en 2008 científicos canadienses del McEwen Centre for Regenerative Medicine de Toronto, consiguieron que células madre embrionarias dieran lugar a células musculares en un laboratorio e, increíblemente, las segundas eran capaces de «reproducir» el latido de un corazón, como vemos en el siguiente vídeo:
¿Podríamos utilizar entonces estas células madre como parches celulares para reparar el corazón? Según los resultados obtenidos por dos investigaciones diferentes, esta posibilidad estaría cada vez más cerca de convertirse en realidad.
La promesa de reparar el corazón
La ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa podrían asistir a una auténtica revolución en los próximos años, tras los prometedores resultados obtenidos por dos grupos de investigación diferentes, que han conseguido utilizar células madre para obtener parches y así reparar el corazón.
En primer lugar, científicos de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, han obtenido parches tridimensionales in vitro, constituidos por células que forman parte del músculo cardíaco. El producto obtenido mimetizaría las funciones del tejido normal en un órgano como el corazón, por lo que los investigadores creen que podría ser una buena alternativa para reparar zonas dañadas en este órgano, por ejemplo en el caso de que un paciente hubiera sufrido un infarto.
Sus resultados, publicados en la revista Biomaterials, han conseguido superar dos de los desafíos tradicionales del uso de la terapia celular en medicina regenerativa. Por una parte, el parche conduce la electricidad a una velocidad muy similar a la que sucede en el corazón de manera natural. Por otra, también han conseguido que pueda contraerse de manera apropiada, por lo que su uso como «injerto» en un órgano dañado sería posible. Investigaciones anteriores habían creado también parches in vitro, pero no habían conseguido superar estas limitaciones iniciales.
El parche celular generado en Duke estaba formado por células madre embrionarias humanas, y una vez cultivadas en el laboratorio, podían transformarse en cardiomiocitos, en caso de que recibieran los «estímulos» y «señales» celulares adecuadas. Además, no solo habían conseguido su diferenciación, sino también un grado de madurez adecuado, como para que trabajaran con unas capacidades eléctricas y mecánicas adecuadas para ser usados como injertos celulares.
En segundo lugar, un trabajo publicado por investigadores de la Universidad de Columbia ha ido más allá en la generación de parches para reparar el corazón. En un artículo publicado en PNAS, los científicos demostraron que no solo se podían crear injertos a partir de células madre, sino también ser utilizados in vivo.
Para ello, el equipo liderado por Gordana Vunjak-Novakovic utilizó una especie de «andamio» para ser anclado en el corazón a reparar, en el que situaron las células madre que luego serían estimuladas para ser diferenciadas. Estas células pudieron crecer y transformarse en cardiomiocitos a partir de este «apoyo» proteico inicial.
Los parches construidos consiguieron estimular el crecimiento y regeneración del tejido dañado en el corazón, de forma que la arquitectura y propiedades mecánicas de esa zona del órgano permanecieron intactas. De esta manera, se podrían utilizar parches celulares para «instruir» de alguna manera a que el corazón se autorreparara solo. Por tanto, en el desarrollo de la bioingeniería, serían las propias células madre las que dirigieran la curación de la propia zona dañada de este órgano, lo que sin duda resulta fascinante.
Los dos siguientes pasos que harán los investigadores de Columbia se centrarán en la mejora de estos parches celulares (perfeccionando principalmente su capacidad contráctil y su posibilidad de vascularizarse), además de ver cómo funcionan in vivo los injertos celulares implantados en un corazón tras haber sufrido un infarto.
Sin duda alguna, buenas noticias para la medicina regenerativa, que hacen que veamos un poco más cerca la aplicación práctica de todas estas investigaciones en el cuidado de nuestra salud. Hoy en día, 33 años después de aquel primer logro de la terapia celular, la bioingeniería real está cada vez más próxima.
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