Tejido que imita el hígado como alternativa a los trasplantes
El espectacular aumento de la obesidad y de la diabetes de tipo 2 ha provocado una mayor prevalencia de hepatopatías y, en consecuencia, un incremento en la demanda de trasplantes de hígado. Esta situación constituye un importante problema sanitario mundial debido a la escasez de donantes de hígado. «La necesidad es enorme y los donantes son muy pocos», comenta Brigitte Städler(se abrirá en una nueva ventana), catedrática de la Universidad de Aarhus. «Además, no todas las personas cumplen los requisitos para acceder a la lista de trasplantes, debido a un mal pronóstico, antecedentes de hábitos de vida poco saludables y otros factores». Para ayudar a estas personas, los médicos no tienen por qué recurrir a hígados artificiales, sino a dispositivos extracorpóreos con funciones similares al hígado, capaces de proporcionar soporte durante una fase crítica y, quizá, favorecer las capacidades regenerativas inherentes del órgano. En el proyecto ArtHep, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), Städler y sus colaboradores desarrollaron un tejido que imita al hígado, integrando componentes biológicos y sintéticos, que reproduce de manera fiel ciertas estructuras y funciones básicas del órgano humano. «Fabricamos tejidos semisintéticos que podrían utilizarse en dispositivos extracorpóreos de soporte hepático, pero aún queda mucho trabajo por hacer», agrega Städler. «Al mismo tiempo, estudiaremos este tejido como modelo intermedio entre el cultivo celular en dos dimensiones y los organoides hepáticos o cortes de hígado, con el objetivo de evaluar nuevas intervenciones médicas».
Desarrollo, prueba y bioimpresión de tejido hepático semisintético
Städler explica que, al desarrollar tejidos semisintéticos, es necesario valorar dos aspectos. Por un lado, las células artificiales deben imitar una característica seleccionada de los hepatocitos (las células principales del hígado). Por otro lado, las células de los mamíferos tienen que aceptar las células artificiales a medida que proliferan (aumentan en número). Teniendo esto en cuenta, los investigadores emplearon vesículas de membrana celular derivadas de hepatocitos para recubrir las células artificiales. «En otras palabras, las células artificiales eran reconocidas por las células vivas de mamífero como hepatocitos», comenta Städler. El equipo utilizó la bioimpresión en tres dimensiones para fabricar tejido semisintético de un centímetro de tamaño. La tinta empleada contenía una fase líquida, que en su mayor parte actuaba como fuente de nutrientes para las células de mamífero y, además, les permitía remodelar el entorno durante la proliferación. La fase sólida era una combinación de agregados de células hepáticas y células artificiales.
Interfaz artificial con células de mamífero
Al interactuar con células vivas, las células de mamífero proliferan, mientras que las células artificiales permanecen constantes, al carecer de capacidad de autorreplicación, lo que constituye una limitación significativa. «La autorreplicación, que es una característica básica de la vida, requiere ciclos de división y crecimiento, algo que los sistemas sintéticos aún no pueden reproducir», explica Städler. «Para hacer frente a este escollo, demostramos la división de vesículas mediada por proteínas empleando una enzima moduladora de membrana, única por su simplicidad y eficacia, pero sin las limitaciones inherentes que impedirían el desarrollo de una célula artificial autorreplicante».
Establecimiento de contactos con la comunidad científica
El proyecto ArtHep permitió a Städler establecer colaboraciones firmes con hepatólogos clínicos de Aarhus y Londres, y espera que estos impulsen la investigación básica hacia la fase traslacional, de modo que, finalmente, las personas afectadas puedan beneficiarse. El trabajo de integración de células artificiales y de células de mamífero ya ha despertado el interés de la comunidad científica. «En 2019, cuando empezamos ArtHep, éramos un grupo pionero en explorar el uso de células artificiales en ingeniería de tejidos, buscando que se integraran y comunicaran con células de mamífero», observa Städler. «En la actualidad, el campo está en pleno auge, y las investigaciones sobre este tema se están consolidando rápidamente como un área central de la biología sintética ascendente».
