Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Yale informa que ha logrado un primer paso importante en la regeneración de tejido pulmonar completamente funcional que puede intercambiar gases, que es el papel clave de los pulmones. Su artículo aparece en la edición del 24 de junio de Science Express.
La enfermedad pulmonar representa alrededor de 400 000 muertes cada año en los Estados Unidos. El tejido pulmonar es difícil de regenerar porque generalmente no se repara ni se regenera más allá del nivel microscópico. La única forma actual de reemplazar el tejido pulmonar adulto dañado es realizar un trasplante de pulmón, que es muy susceptible al rechazo del órgano y a la infección y solo logra una supervivencia del 10 % al 20 % a los 10 años.
El objetivo del equipo de Yale era ver si era posible implantar con éxito pulmones creados por ingeniería tisular, cultivados in vitro, que pudieran cumplir la función principal del pulmón de intercambiar oxígeno y dióxido de carbono. Tomaron pulmones de ratas adultas y primero extrajeron sus componentes celulares existentes, conservando la matriz extracelular y las estructuras ramificadas jerárquicas de las vías respiratorias y el sistema vascular para usarlas más tarde como andamios para el crecimiento de nuevas células pulmonares.
Luego, cultivaron una combinación de células específicas de pulmón en la matriz extracelular, utilizando un nuevo biorreactor diseñado para imitar algunos aspectos del entorno pulmonar fetal. Bajo las condiciones de tipo fetal del biorreactor, las células repueblaron la matriz descelularizada con células pulmonares funcionales. Cuando se implantaron en ratas durante breves intervalos de tiempo (45-120 minutos), los pulmones diseñados intercambiaron oxígeno y dióxido de carbono de manera similar a los pulmones naturales.
La autora principal, Laura Niklason, M. D., Ph. D., profesor y vicepresidente de los Departamentos de Anestesiología e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Yale y miembro del Grupo Médico de Yale, dijo: "Tuvimos éxito en la ingeniería de un pulmón implantable en nuestro modelo de rata que podía intercambiar eficientemente oxígeno y dióxido de carbono, y podría oxigenar la hemoglobina en la sangre. Este es un paso temprano en la regeneración de pulmones completos para animales más grandes y, eventualmente, para humanos".
El equipo descubrió que las características mecánicas de los pulmones diseñados eran similares a las de los tejidos nativos y, cuando se implantaban, podían participar en el intercambio de gases. "El epitelio sembrado y cultivado muestra una notable organización jerárquica dentro de la matriz pulmonar, mientras que las células endoteliales sembradas repoblan eficientemente la vasculatura pulmonar", dijo Niklason.
El equipo de Yale dice que este es un primer paso importante, pero se debe investigar mucho más para ver si los pulmones completamente funcionales pueden regenerarse in vitro, implantarse y mantener su funcionamiento. Niklason dice que para que esta tecnología sea aplicable a los pacientes, es probable que se necesiten años de investigación con células madre adultas para repoblar las matrices pulmonares y producir pulmones completamente funcionales.
Otros autores son Thomas H. Petersen, Ph. D., Duke University; y Elizabeth A. Calle, BS, Liping Zhao, MS, Eun Jung Lee, Ph. D., Liqiong Gui, Ph. D., MichaSam B. Raredon, Kseniya Gavrilov, BS, Tai Yi, M. D., Zhen W. Zhuang, M. S., M. D., Christopher Breuer, M. D., y Erica Herzog, M. D., Ph. D., de la Universidad de Yale.
El financiamiento fue proporcionado por el Departamento de Anestesiología de la Escuela de Medicina de Yale y los Institutos Nacionales de Salud.
