Ingeniería de Tejidos y “desarrollo acelerado”: Sintetizan músculo cardiaco en 4 semanas

Por Javier Silva (Ingeniería UC)

Probablemente, uno de los mayores problemas de la medicina actual es el trasplante de órganos. Si bien hoy en día se tienen una serie de políticas orientadas a regular y optimizar el sistema de trasplantes, la baja concientización por parte de la población, las restricciones de compatibilidad sanguínea y el gran número de pacientes en lista de espera son algunos de los factores que dificultan este proceso. Hace algunas décadas, el trasplante se concebía como la única solución ante un daño irreparable de algún órgano o tejido, sin embargo, dicho paradigma ha sido paulatinamente dejado en el pasado, gracias al desarrollo de la Ingeniería de Tejidos.

También conocida como medicina regenerativa, esta disciplina constituye una de las áreas de mayor investigación en la ingeniería biomédica actual, dedicada a la restauración de tejidos que han resultado comprometidos a causa de algún accidente o patología. Para la consecución de este fin, se busca promover una regeneración autónoma por parte del organismo, y los métodos actuales están orientados al uso de biopolímeros organizados como scaffolds o andamios celulares [1].

Generalmente, se busca acelerar el proceso disponiendo con antelación células del tejido en el scaffold, pero el número de células viables del mismo tejido suele ser limitado. Por esta razón, los procesos de diferenciación en células madre cobran un gran interés investigativo, pues son una potencial fuente de células viables si se diferencian correctamente.

Actualmente se trabaja intensamente en el cultivo de tejidos in vitro, donde los principales problemas de este proceso son la obtención de estructuras celulares que distan de ser las deseadas (fibras musculares desorganizadas), ausencia de funciones (falta de contracción) y largos periodos de cultivo. No obstante, un grupo de investigadores decidió explorar un nuevo concepto que ellos mismos denominan “desarrollo acelerado”. ¿El resultado? Un cultivo de músculo cardiaco derivado de células madre pluripotenciales, el cual resulta tan funcional como el de un corazón adulto[2]. Pero lo más impactante no es la funcionalidad de este tejido, sino su tiempo de síntesis, pues fue desarrollado en tan solo 4 semanas.

El experimento llevado a cabo por el equipo de investigadores de Columbia Engineering consistió en la estimulación eléctrica de cardiomiocitos derivados de células madre pluripotenciales inducidas (iPS-CMs). Para esto, se utilizaron iPS-CMs de estado temprano (12 días) y tardío (28 días), las cuales se dispusieron en un gel de fibrina para formar una estructura alrededor de 2 pilares elásticos. La estimulación eléctrica se dividió en 3 escenarios: sin estimulación, estimulación constante por 3 semanas y estimulación incremental por 2 semanas, seguida de una estimulación constante por una semana[3].  Las condiciones del último escenario mencionado permitieron que, a diferencia de las contracciones suaves del músculo cardíaco fetal, el tejido desarrollado presentase características similares a las de un corazón adulto. El hecho constituye verdaderamente un hito sin precedentes.

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Matriz de fibrina y pilares elásticos, utilizados para el estudio del tejido en crecimiento. Fuente: abc.es

Ciertamente, este descubrimiento abre un abanico de potenciales aplicaciones, gracias a la posibilidad de trabajar con músculo cardíaco funcional bajo condiciones sumamente controladas. Por un lado, el análisis in vitro de estos tejidos sintetizados permitiría estudiar en mayor profundidad la fisiología cardíaca, desarrollar diagnósticos tempranos para cardiomiopatías, o medir el efecto de diversos fármacos sobre el músculo cardiaco[4]. Por otro lado, la metodología desarrollada por los investigadores sugiere que una estimulación incremental de las células pluripotenciales conlleva a una maduración precoz del tejido deseado. En este sentido, resulta interesante la posibilidad de evaluar dicha posibilidad para otros tipos celulares como hepatocitos o neuronas. Quién sabe, tal vez una revolución en la medicina regenerativa esté a la vuelta de la esquina.
Referencias:
[1] Doblaré, M. (31 de enero de 2017). Ingeniería de Tejidos: Hacia la creación de órganos en laboratorio. ElMundo. Recuperado de:
http://www.elmundo.es/economia/2017/01/31/58907d13268e3e7c6b8b46a7.html

[2] Adult-like Human Heart Muscle Grown from Patient-specific Stem Cells. (6 de abril de 2018). Technology Networks. Recuperado de:
https://www.technologynetworks.com/cell-science/news/adult-like-human-heart-muscle-grown-from-patient-specific-stem-cells-299466

[3] Researchers create adult-like cardiac model by introducing early stimulation. (5 de abril de 2018). News Medical. Recuperado de:
https://www.news-medical.net/news/20180405/Researchers-create-adult-like-cardiac-model-by-introducing-early-stimulation.aspx

[4] Crean un músculo del corazón a partir de células madre. (6 de abril de 2018). Todo Noticias. Recuperado de:
https://tn.com.ar/salud/lo-ultimo/crean-un-musculo-del-corazon-partir-de-celulas-madre_861117]]>