Andamio vascularizado

La enfermedad pulmonar terminal es la tercera causa de muerte en todo el mundo, con un total de 400.000 muertes por aA�o en Estados Unidos. Los investigadores que exploran nuevas formas de promover la reparaciA?n pulmonar y aumentar el nA?mero de pulmones donantes disponibles se ven obstaculizados por la complejidad extrema del A?rgano: el pulmA?n tiene mA?s de 40 tipos diferentes de cA�lulas que residen en su matriz y la superficie total entre la vA�a aA�rea y la vasculatura es del tamaA�o de una pista de tenis. Hasta ahora, han fracasado en gran medida los esfuerzos para desarrollar pulmones funcionales de biomarcadores plenamente descelularizados o sintA�ticos que carecen de vasculatura funcional.

La enfermedad pulmonar terminal es la tercera causa de muerte en todo el mundo, con un total de 400.000 muertes por aA�o en Estados Unidos

Un equipo de ingenierA�a de la Universidad de Columbia, en Nueva York, Estados Unidos, liderado por Gordana Vunjak-Novakovic, profesora de Ciencias MA�dicas, N. Valerio Dorrello, profesor asistente de PediatrA�a en Columbia, han diseA�ado mediante ingenierA�a biomA�dica con A�xito un pulmA?n funcional con vasculatura perfusable y saludable en un pulmA?n 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? en ‘Science Advances’.

En los A?ltimos siete aA�os, varios grupos de investigaciA?n han sido capaces de descelularizar completamente los pulmones para construir andamios para la bioingenierA�a pulmonar con la arquitectura y rigidez adecuadas que pueden ser repobladas por las cA�lulas reciA�n introducidas. Para reconstruir un pulmA?n funcional de este andamio sin cA�lulas, los investigadores necesitan regenerar tanto las superficies epiteliales en la vA�a aA�rea como el revestimiento endotelial de la vasculatura. Una red vascular intacta – que falta en estos andamios – es crA�tica no sA?lo para mantener la barrera sangre-gas y permitir la funciA?n adecuada del injerto, sino tambiA�n para apoyar las cA�lulas introducidas para regenerar el pulmA?n. Esto ha demostrado ser un desafA�o desalentador.

«Desarrollamos un enfoque radicalmente nuevo para la bioingenierA�a del pulmA?n -dice Vunjak-Novakovic, pionero en el diseA�o de tejidos que dirige el Laboratorio de CA�lulas Madre e IngenierA�a Tisular de Columbia–. Razonamos que un andamio pulmonar ideal tendrA�a que tener una vasculatura perfusable y saludable, por lo que desarrollamos un mA�todo que mantiene una vasculatura pulmonar completamente funcional mientras eliminamos el revestimiento epitelial defectuoso de las vA�as respiratorias y lo reemplazamos con cA�lulas terapA�uticas saludables. Tratar el epitelio pulmonar es importante, ya que la mayorA�a de las enfermedades pulmonares son patologA�as del epitelio».

Las tA�cnicas anteriores de descelularizaciA?n de todo el pulmA?n se diseA�aron para eliminar todas las cA�lulas del pulmA?n, generando un andamio de pulmA?n libre de cA�lulas. El equipo de Columbia ha demostrado ahora un enfoque transformador para obtener injertos pulmonares vascularizados funcionales. Desarrollaron un mA�todo especA�fico para las vA�as respiratorias con el fin de eliminar el epitelio pulmonar, preservando al mismo tiempo la vasculatura pulmonar, la matriz y otros tipos de cA�lulas de soporte, como fibroblastos, miocitos, condrocitos y pericitos.

DespuA�s de la canulaciA?n pulmonar en un pulmA?n de roedores, ventilaron los pulmones y los perfundieron en un sistema de perfusiA?n de pulmA?n ex vivo (EVLP, pro sus siglas en inglA�s), similar al sistema de oxigenaciA?n por membrana extracorpA?rea (ECMO, por sus siglas en inglA�s) utilizado para sustentar a pacientes con insuficiencia cardiovascular y respiratoria.

A continuaciA?n, administraron intratraquealmente una soluciA?n de detergente suave a un solo pulmA?n aislado para eliminar las cA�lulas epiteliales y proteger la vasculatura mediante la circulaciA?n de una mezcla de electrolitos y sustratos energA�ticos. El andamio de pulmA?n mantuvo la arquitectura bronquial y vascular, y respaldA? la uniA?n y el crecimiento de cA�lulas adultas y cA�lulas tumorales derivadas de cA�lulas madre en este bioreactor ex vivo. «Todos los dA�as veo a niA�os en cuidados intensivos con enfermedad pulmonar grave que dependen de la ventilaciA?n mecA?nica. El enfoque que establecimos podrA�a conducir a nuevas modalidades de tratamiento para estos pacientes, diseA�adas para regenerar los pulmones mediante el tratamiento de su epitelio lesionado», augura Dorrello, autor principal del estudio.