En un laboratorio de Estados Unidos, el brazo de un mono es decapado totalmente hasta llegar a sus células individuales. Todo lo que queda es una estructura desnuda y frágil.

Pero ese no es el final del camino para este brazo. La estructura es reconstruida con infusiones de células procedentes de otro ser –sea de un mono o de un humano– las cuales harían crecer y transformarían el miembro.

El objetivo es restaurar finalmente el miembro hasta su forma funcional completa. Pero este miembro transformado contendrá la sangre, los huesos, los músculos y el cartílago –y más– pero no del animal del que fue alguna vez, sino en su lugar, del animal que proporciona estas nuevas células.

La esperanza es, eventualmente, usar células humanas para hacer miembros que puedan ser trasplantados en humanos… y la tecnología ya está siendo probada en monos.

Reemplazos de miembros perdidos

“No existen buenas opciones para reemplazar los órganos perdidos,” dice Harald Ott, director del laboratorio de reparación y regeneración de órganos del Hospital General de Massachusetts (MGH, por sus siglas en inglés), en Boston, quien está a cargo de esta investigación.

Según la Coalición de Amputados, se estima que en Estados Unidos ocurren aproximadamente 185.000 amputaciones cada año, y más de 2 millones de personas actualmente viven sin un miembro.

Las opciones actuales para los amputados son una diversa gama de prótesis ortopédicas –las cuales incorporan muchas nuevas formas de tecnología para ayudarlos a que se sientan reales– o trasplantes, cuando hay disponibilidad de donantes que coincidan. Pero junto con estas opciones vienen las limitaciones en términos de movimiento y control.

En el caso de los trasplantes, el factor limitante es la necesidad de medicamentos inmunosupresores vitalicios para evitar que el sistema inmunológico del receptor ataque su nuevo miembro. Suprimir la inmunidad de este modo abre el riesgo de nuevas infecciones y ciertos tipos de cáncer.

La ambiciosa técnica de Ott, por consiguiente, posee un ambicioso objetivo: proveer algún día a los amputados con miembros completamente funcionales que pueda ser trasplantados como si fueran los suyos propios.

La idea es crear miembros hechos con células del propio cuerpo del amputado para que produzcan un brazo –o un día una pierna– adaptado para ellos y, por lo tanto, que sea poco probable que sufra el ataque de su sistema inmunológico.

“Si sale bien, podrías regenerar… bajo pedido”, dice Ott.

Evitar el ataque inmunológico

Hasta la fecha, Ott se las ha arreglado para usar esta técnica para cultivar órganos –entre ellos pulmones y un corazón que late– y, en junio del 2015, lo extendió exitosamente para regenerar el brazo de una rata en su laboratorio.

Él ahora ha ampliado las cosas… para incluir monos.

Para hacer esto, Ott está usando lo que se conoce como células progenitoras, las que tienen la capacidad de diferenciar entre una amplia gama de tipos de células –tales como células de sangre o musculares– dentro del cuerpo. Son similares a las células madre pero ligeramente más especializadas, lo que hace que sea más fácil presionarlas para que creen las células específicas deseadas por el equipo.

En su prueba con monos, el equipo está usando la estructura del brazo de un mono pero con las células progenitoras obtenidas de humanos que se estimulan hasta que se convierten en células y vasos sanguíneos.

“El objetivo es … la formación de un sistema vascular totalmente forrado”, dice Ott.

Construcción de partes del cuerpo

Regenerar un miembro está lejos de ser fácil, pero el complicado proceso se reduce a algunas etapas clave, las cuales empiezan al encontrar un miembro para regenerar y vaciar todas las células dentro del mismo con solución salina y con una secuencia de detergentes para remover por completo las células del donante. Este proceso es conocido como descelularización y puede tomar hasta dos semanas en completarse.

“Esto cambia la naturaleza del tejido por completo” dice Ott al referirse a la estructura que queda cuando todas las células posibles han sido decapadas.

A continuación viene la parte más difícil –repoblar el miembro con células progenitoras de otro individuo y guiarlas para generar células específicas como vasos sanguíneos o músculo– conocida como recelularización.

Todas las etapas necesitan suceder dentro de un ambiente estrechamente controlado con temperaturas, humedad, pH, niveles de oxígeno y presión establecidos. El nuevo crecimiento del brazo toma lugar dentro de un biorreactor que provee nutrientes y estimulación para que el miembro se reforme.

Después de trabajar con órganos, Ott se está preparando para saltar los obstáculos que se presenten cuando esté creando miembros.

“El desafío es la naturaleza de su composición… los miembros contienen músculos, hueso, cartílago, vasos sanguíneos, tendones, ligamentos y nervios –cada uno de los cuales tiene que ser reconstruido y requiere de una estructura de soporte específica llamada la matriz”, dice.

Después de empezar con células de sangre y vasos sanguíneos, vienen los músculos y luego el tejido conectivo, el hueso, el cartílago, las células grasas y más, con el desafío final de las células nerviosas para hacer un brazo que funcione.

“Lo que es importante es que, finalmente, quede un miembro que llegue a ser funcional de nuevo”, dice Ott.

Éxito en roedores

El éxito de Ott con un brazo de rata fue el primer bio miembro que alguna vez haya sido creado. Después de semanas de ocuparse de este minúsculo miembro, el resultado fue un brazo capaz de producir células sanguíneas y musculares con la habilidad de contraerse cuando era estimulado eléctricamente en el laboratorio.

El siguiente reto es crear células nerviosas y habilitarlas para integrarse y trabajar una vez que hayan sido unidas al músculo del animal que ha recibido el nuevo miembro. “Los nervios necesitan no solo crecer, sino reconectarse al músculo”, dice Ott.

Pero el éxito de los trasplantes humanos de mano en lograr esta conexión le da a Ott cierta esperanza. “Hemos aprendido de la comunidad de trasplantes”, dice.

Regeneración de humanos

“Necesitamos mostrar que podemos aplicar este proceso a los miembros de escala humana”, dice Ott. En su actual trabajo con monos macacos, hasta ahora su equipo ha sido capaz de cultivar las células del tejido vascular humano y su revestimiento.

Y en términos de tiempo, que se extiendan hacia cosas más grandes no necesariamente significa que eso se lleve más tiempo. “Es en un campo grande donde tú plantas más semillas”, dice Ott. La formación de un nuevo miembro humano debería, en teoría, tomar la misma cantidad de tiempo que con la rata.

Pero hay un largo camino por delante.

“Este es un muy buen primer paso”, dice Maximina Yun, una investigadora de biología regenerativa en University College de Londres. Pero agrega: “todavía existen unos cuantos retos que se deben superar”.

El trabajo de Yun en regeneración de miembros se ha enfocado en la biología de las salamandras, la cuales inmediatamente hacen crecer de nuevo sus propios miembros cuando es necesario. “Ellas pueden hacerlos volver a crecer justo después de su amputación”, dice.

A través de su experiencia en la biología de las salamandras, Yun espera un día aplicar este conocimiento en humanos. Ella enfatiza los desafíos que se presentan cuando se trata de cultivar miembros para humanos en términos de crecimiento de nervios en los músculos, el mantenimiento de su movimiento y la prevención de su rechazo inmunológico.

“Necesitamos un miembro que no presente ningún riesgo para los humanos”, dice. Ott concuerda y tiene la esperanza de que trabajará en la ciencia durante el tiempo suficiente para llegar a ver que su trabajo dé frutos.

“Viviré para ver la aplicación clínica de esto”, dice.

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