¿Los órganos modificados finalmente se están convirtiendo en realidad en la medicina?

El concepto detrás de la ingeniería de tejidos es simple: cultivar las células madre del paciente en el laboratorio, agregarlas a un material de andamio y tener un órgano cultivado en el laboratorio. Pero pocos pacientes se han beneficiado de esta tecnología hasta el momento. ¿Podría cambiar en el horizonte?
El intestino es difícil de reparar, debido a la complejidad de los procesos que normalmente realiza.

Los estudios científicos son aclamados con frecuencia como trayendo nuevos tratamientos novedosos para los pacientes. Pero la cruda realidad es que se debe recorrer un largo camino para convertir un descubrimiento en el laboratorio en una opción clínica viable.

Para pacientes con problemas gastrointestinales severos, se necesitan urgentemente soluciones nuevas; los tratamientos médicos actuales están llenos de problemas.

Y complicaciones como esta afectan a muchas personas. Por ejemplo, los bebés con síndrome de intestino corto tienen un intestino delgado que es demasiado corto, por lo que es incapaz de absorber los nutrientes adecuadamente. Esta afección afecta a alrededor de 25 de cada 100.000 recién nacidos por año en los Estados Unidos y puede dejarlos con complicaciones de por vida.

El síndrome del intestino corto también puede ocurrir cuando se debe extirpar parte del intestino debido a cáncer u otras enfermedades.

Además, cuando el esfínter anal se daña durante el parto, como resultado de la cirugía del cáncer o la vejez, los pacientes pueden experimentar incontinencia fecal. Hasta un 26 por ciento de las mujeres experimentan incontinencia fecal después del parto vaginal.

Para abordar estos problemas, un equipo de investigación del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Winston Salem, Carolina del Norte, ha estado desarrollando nuevas terapias para las lesiones del esfínter anal y el síndrome del intestino corto.

Pero, ¿cuál es la probabilidad de que estas nuevas terapias lleguen a los pacientes, muchas de las cuales necesitan desesperadamente mejores opciones de tratamiento?

Intestino de ingeniería de tejidos

Khalil N. Bitar, Ph.D., profesor de medicina regenerativa, explica el enfoque del equipo y dice: "Nuestro objetivo es utilizar las propias células de un paciente para diseñar un tejido de reemplazo en el laboratorio para las afecciones devastadoras que afectan el tracto digestivo".

El intestino delgado es un tejido complicado. Consiste en células musculares que son esenciales para la contracción y la propulsión hacia adelante de la comida, ya que se mueve a través del intestino. Estas células deben alinearse de manera precisa para permitir que ocurra la contracción. Los nervios son esenciales para estimular las células musculares a contraerse.

De manera similar, en el esfínter, tanto las células musculares como las nerviosas necesitan trabajar juntas para la función normal. Esta cooperación entre diferentes células es uno de los mayores desafíos en la ingeniería de tejidos. Aunque las células crecen naturalmente y trabajan juntas en el cuerpo, las diferentes células se cultivan mayoritariamente de forma aislada en el laboratorio.

El equipo del Dr. Bitar ha pasado años desarrollando un método preciso que les permite desarrollar células musculares que están precisamente alineadas en una dirección, y se conectan con las células nerviosas cuando se agregan al cultivo de células unos días más tarde.

En un artículo reciente publicado en Tissue Engineering Parte C: Métodos, los investigadores transfirieron láminas de ambos tipos de células a pequeños tubos huecos, que conformarían la estructura del intestino delgado.

Luego, los tubos se implantaron en el abdomen inferior de las ratas durante 4 semanas para permitir que los vasos sanguíneos se infiltraran en la estructura. Después de esta fase de aclimatación, los tubos se unieron al intestino delgado de las ratas, donde permanecieron en su lugar durante 6 semanas.

Es importante destacar que los investigadores encontraron que después de este período, las células del revestimiento del intestino, o células epiteliales, que son esenciales para la absorción de nutrientes de los alimentos, habían comenzado a migrar hacia el tubo.

También encontraron comida en los tubos, lo que indica que la digestión estaba teniendo lugar y que esta comida se movía activamente a través de los tubos.

"Un desafío importante en la construcción de tejido de intestino de reemplazo en el laboratorio es que es la combinación de músculo liso y células nerviosas en el tejido intestinal que mueve el material digerido a través del tracto gastrointestinal", explica el Dr. Bitar.

"Nuestros resultados sugieren que el intestino humano diseñado podría proporcionar un tratamiento viable para alargar el intestino para pacientes con trastornos gastrointestinales, o pacientes que pierden partes de sus intestinos debido al cáncer".

Khalil N. Bitar, Ph.D.

El equipo ahora está planeando probar los tubos en un modelo animal más grande.

Su último estudio, que se publica en Medicina Translacional de Células Madre esta semana, demuestra la viabilidad de usar un esfínter anal diseñado en un modelo animal grande para restaurar la continencia fecal, algo en lo que han estado trabajando durante más de 10 años.

Sobre la base de su trabajo anterior en un modelo de rata, utilizaron un enfoque similar de la combinación de las células musculares y nerviosas para producir una estructura en forma de anillo, que luego se trasplantaron a los conejos con incontinencia fecal.

Sus resultados mostraron que después de 3 meses, los esfínteres de ingeniería eran funcionales, con el músculo y los nervios presentes. La continencia fecal se restauró en los conejos que recibieron el trasplante.

Se están llevando a cabo más estudios de seguimiento. Pero el Dr. Bitar y su equipo son, por supuesto, no los únicos investigadores que trabajan en soluciones de ingeniería de tejidos en este campo de investigación.

Células y andamios

Tracy Grikscheit, M.D., profesor asociado de cirugía e investigador de investigación en el Instituto de Investigación Saban del Hospital de Niños de Los Ángeles en California, utiliza una mezcla de células tomadas del intestino y las agrega a una estructura de andamio tubular. Su enfoque difiere del Dr. Bitar en que incluye las células epiteliales.

El Dr. Grikscheit demostró que este enfoque conduce a una buena cobertura de células epiteliales en el tubo, así como a mejoras en la función intestinal en modelos de rata y ratón.

En el estudio con ratones, se desarrollaron células musculares y nerviosas en el injerto, aunque no estaban alineadas de la misma manera que el tejido nativo, como el Dr. Bitar está tratando de replicar con su enfoque.

James Dunn, M.D., profesor de cirugía y bioingeniería en la Escuela de Medicina de Stanford en California, y su equipo han desarrollado un nuevo método para expandir rápidamente las células madre intestinales. El objetivo a largo plazo es producir células que puedan usarse para tratar diferentes problemas intestinales.

Levilester Salcedo, MD, y Massarat Zutshi, MD, del Departamento de Cirugía Colorrectal de la Clínica Cleveland en Ohio, y sus colegas utilizaron inyecciones de células madre de la médula ósea para mostrar mejoras en la función del esfínter anal después de eliminar el 25 por ciento del esfínter en un modelo de rata .

El progreso se está haciendo claramente en la ingeniería de tejidos del tracto gastrointestinal. Pero, ¿cuán pronto verán los pacientes el beneficio?

¿Qué depara el futuro?

El Dr. Dunn le dijo Noticias médicas hoy que para él, la mayor barrera para lograr que los intestinos sean diseñados con tejidos es "hacer que todos los tipos de células trabajen juntos de forma coordinada, y luego escalar el intestino diseñado con tejidos a [una] dimensión clínicamente útil".

De hecho, la mayoría de las áreas de ingeniería de tejidos sufren el problema de escalar. A pesar de que las terapias pueden funcionar muy bien en la escala de los pequeños roedores, hacer construcciones mucho más grandes, como los tramos de intestino delgado para los humanos, es mucho más desafiante.

El Dr. Bitar dijo MNT que su plan para el injerto de intestino delgado es probar si sus hallazgos son ciertos en estudios en animales grandes, que son muy costosos. "El mayor obstáculo es el financiamiento para tales proyectos. Con los fondos adecuados, es razonable estimar [unos] años para [poder] evaluar en humanos", explicó.

Los fondos para investigación científica recientemente han sido noticia en los EE. UU. Con un recorte general propuesto para el presupuesto de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de $ 31.8 billones a $ 26 billones en 2018, la financiación en muchas áreas de la ciencia es incierta.

Lo que está claro, sin embargo, es que los pacientes necesitan científicos pioneros para continuar buscando nuevos tratamientos. Y la financiación de la investigación será absolutamente clave para convertir estas ideas en realidad.

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