Construyen un andamio vascularizado funcional de pulmón

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Madrid, 1 Sep. (EUROPA PRESS)

La enfermedad pulmonar terminal es la tercera causa de muerte en todo el mundo, con un total de 400.000 muertes por año en Estados Unidos. Los investigadores que exploran nuevas formas de promover la reparación pulmonar y aumentar el número de pulmones donantes disponibles se ven obstaculizados por la complejidad extrema del órgano: el pulmón tiene más de 40 tipos diferentes de células que residen en su matriz y la superfície total entre la vía aérea y la vasculatura es del tamaño de una pista de tenis. Hasta ahora, han fracasado en gran medida los esfuerzos para desarrollar pulmones funcionales de biomarcadores plenamente descelularizados o sintéticos que carecen de vasculatura funcional.
Un equipo de ingeniería de la Universidad de Columbia, en Nueva York, Estados Unidos, liderado por Gordana Vunjak-Novakovic, profesora de Ciencias Médicas, N. Valerio Dorrello, profesor asistente de Pediatría en Columbia, han diseñado mediante ingeniería biomédica con éxito un pulmón funcional con vasculatura perfusable y saludable en un pulmón de roedor ex vivo. Su nuevo enfoque, que permite eliminar el epitelio pulmonar manteniendo la viabilidad y funcionalidad de la red vascular y la matriz pulmonar, se publica este miércoles en 'Science Advances'.
En los últimos siete años, varios grupos de investigación han sido capaces de descelularizar completamente los pulmones para construir andamios para la bioingeniería pulmonar con la arquitectura y rigidez adecuadas que pueden ser repobladas por las células recién introducidas. Para reconstruir un pulmón funcional de este andamio sin células, los investigadores necesitan regenrar tanto las superficies epiteliales en la vía aérea como el revestimiento endotelial de la vasculatura. una red vascular intacta -que falta en estos andamios- es crítica no sólo para mantener la barrera sangre-gas y permitir la función adecuada del injerto, sino también para apoyar las células introducidas para regenerar el pulmón. Esto ha demostrado ser un desafío desalentador.
"Desarrollamos un enfoque radicalmente nuevo para la bioingeniería del pulmón -dice Vunjak-Novakovic, pionero en el diseño de tejidos que dirige el Laboratorio de Células Madre e Ingeniería Tisular de Columbia--. Razonamos que un andamio pulmonar ideal tendría que tener una vasculatura perfusable y saludable, por lo que desarrollamos un método que mantiene una vasculatura pulmonar completamente funcional mientras eliminamos el revestimiento epitelial defectuoso de las vías respiratorias y lo reemplazamos con células terapéuticas saludables. Tratar el epitelio pulmonar es importante, ya que la mayoría de las enfermedades pulmonares son patologías del epitelio".

UN ENFOQUE ÚTIL PARA NUEVAS MODALIDADES DE TRATAMIENTO

Las técnicas anteriores de descelurización de todo el pulmón se diseñaron para eliminar todas las células del pulmón, generando un andamio de pulmón libre de células. El equipo de Columbia ha desmostrado ahora un enfoque transformador para obtener injertos pulmonares vascularizados funcionales. Desarrollaron un método específico para las vías respiratorias con el fin de eliminar el epitelio pulmonar, preservando al mismo tiempo la vasculatura pulmonar, la matriz  y otros tipos de células de soporte, como fibroblastos, miocitos, condrocitos y pericitos.
Después de la canulación pulmonar en un pulmón de roedores, ventilaron los pulmones y los perfundieron en un sistema de perfusión de pulmón ex vivo (EVLP, pro sus siglas en inglés), similar al sistema de oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO, por sus siglas en inglés) utilizado para sustentar a pacientes con insuficiencia cardiovascular y respiratoria.
A continuación, administraron intratraquealmente una solución de detergente suave a un solo pulmón aislado para eliminar las células epiteliales y proteger la vasculatura mediante la circulación de una mezcla de electrolitos y sustratos energéticos. El andamio de pulmón mantuvo la aruqitectura bronquial y vascular, y respaldó la unión y el crecimiento de células adultas y células tumorales derivadas de células madre en este bioreactor ex vivo.
"Todos los días veo a niños en cuidados intensivos con enfermedad pulmonar grave que dependen de la ventilación mecánica. En enfoque que establecimos podría conducir a nuevas modalidades de tratamiento para estos pacientes, diseñadas para regenerar los pulmones mediante el tratamiento de su epitelio lesionado", augura Dorrello, autor principal del estudio.