Trabajando con células madre intestinales de humanos y ratones, los científicos del Centro Infantil Johns Hopkins y la Universidad de Pittsburgh han cultivado con éxito el intestino sano sobre un andamio tridimensional hecho de una sustancia utilizada en suturas quirúrgicas.
En un paso adicional que lleva su trabajo más allá de la prueba de concepto, los investigadores informan que su intestino creado en laboratorio ha regenerado con éxito el tejido intestinal en los dos puntos de los perros a los que les falta el revestimiento intestinal.
Los experimentos, descritos antes de la impresión en el diario medicina regenerativa acerque a los investigadores a la creación de un intestino implantable como terapia de reemplazo para una variedad de trastornos devastadores, que incluyen infecciones, cáncer y traumatismos, que resultan en la pérdida o muerte del tejido intestinal. El principal de ellos es una afección que afecta al 12 por cientode recién nacidos prematuros, llamada enterocolitis necrotizante NEC, que se caracteriza por la rápida muerte de las células intestinales y la pérdida permanente de tejido intestinal.
El andamio en forma de tubo, diseñado hace varios años en colaboración con investigadores de la Universidad de Cornell y compuesto de material biodegradable similar al utilizado en las suturas quirúrgicas, fue un gran primer paso en la búsqueda para desarrollar un intestino de reemplazo implantable. Pero el nuevo trabajoempuja ese esfuerzo aún más porque muestra cómo las células madre, cuando se mezclan con las células inmunes y del tejido conectivo, pueden convertirse en tejido intestinal normal alrededor del andamio y funcionar dentro de un mamífero vivo.
Los investigadores advierten que un intestino de reemplazo completamente funcional para humanos está lejos, pero dicen que sus resultados han sentado las bases críticas para hacerlo.
"Nuestros experimentos muestran que la arquitectura y la función de nuestro intestino hecho en laboratorio se asemejan notablemente a las del intestino humano sano, lo que nos da una esperanza real de que nuestro modelo pueda usarse como columna vertebral para el reemplazo del intestino", dice el investigador principal David Hackam,MD, Ph.D., cirujano jefe del Centro Infantil Johns Hopkins, quien inició y dirigió la mayor parte del trabajo en la Universidad de Pittsburgh.
En un conjunto inicial de experimentos que recuerdan una técnica de sándwich de mantequilla de maní y jalea, los investigadores tomaron células madre de los dos puntos de los bebés sometidos a cirugías intestinales y de ratones, luego agregaron células inmunes llamadas macrófagos, los carroñeros del cuerpo que buscan yengullen los escombros junto con células extrañas y enfermas. A esta mezcla, agregaron células llamadas fibroblastos, cuya función es formar colágeno y otras sustancias conectivas que unen tejidos y órganos. La idea, dicen los científicos, era crear una mezcla que se estrecharaimita la composición natural del intestino.
"Las células intestinales no crecen y se desarrollan en el vacío, por lo que buscamos recrear la riqueza del intestino humano", dice Hackam. "Tomamos el enfoque PB & J, agregando una capa de células madre en la parte superior del andamio,luego los cubre con una mezcla de células inmunes y de colágeno ".
Agregan estos componentes, informan, mejora el crecimiento de las células madre intestinales y la diferenciación en varios tipos de células maduras críticas para la función de un intestino sano. En comparación, las células madre cultivadas de forma aislada sin células inmunes y conectivas en la mezcla crecieron máslentamente y no logró diferenciarse bien en múltiples tipos de células.
En otro conjunto de experimentos, los investigadores agregaron bacterias probióticas al tejido intestinal recién creado. Al hacerlo, se amplificó aún más el crecimiento y la diferenciación de las nuevas células intestinales, específicamente el crecimiento de las células de Paneth responsables de la producción de proteínas que luchan contra las infecciones que protegen contra el intestino.Hackam dice que es un hallazgo que resalta el potencial terapéutico de ciertos probióticos para NEC. Luego, el equipo agregó células de heces cargadas de bacterias obtenidas de bebés con NEC, pero observaron una disminución dramática en el número de células intestinales llamadas células caliciformes,que son responsables de la producción de moco protector que recubre y protege el intestino, una ocurrencia común en NEC. La observación, dice Hackam, respalda la noción de que ciertas bacterias intestinales presentes en los colonias de bebés con NEC son responsables de provocar el rápidomuerte del tejido intestinal que ocurre en la afección.
Luego, los investigadores implantaron el intestino recién creado en las barrigas de los ratones. En cuestión de días, el intestino implantado comenzó a producir nuevas células madre intestinales y estimuló el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos alrededor del implante. Esa observación, dicen los investigadores, afirmóla capacidad del intestino tridimensional para estimular el crecimiento de tejido nuevo no solo en platos de laboratorio, sino también en organismos vivos.
En un paso final, los investigadores implantaron piezas del intestino recién creado, de aproximadamente 1,6 pulgadas de largo, en la parte inferior de los dos puntos de los perros que carecen de partes de su revestimiento intestinal. Durante dos meses, los perros se sometieron a colonoscopias periódicas e intestinalesbiopsias. Sorprendentemente, las tripas de los perros con intestinos implantados se curaron por completo en ocho semanas. Por el contrario, los perros que no recibieron implantes intestinales experimentaron inflamación y cicatrización continuadas de sus intestinos.
"Nuestros resultados trasladan la investigación más allá del ámbito de la prueba de concepto", dice el autor del estudio Stephen Badylak, DVM, Ph.D., MD, profesor de cirugía y subdirector del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa de la Universidad de Pittsburgh"Estos resultados demuestran que una mezcla de tejido sintético y natural puede estimular la formación de nuevas células intestinales y funcionar bien en los organismos vivos a pesar de la presencia de inflamación y microbios que se encuentran naturalmente en el intestino vivo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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