El avance tecnológico, surgido del programa de medicina regenerativa del IDIBELL de Barcelona, abre nuevas vías terapéuticas para las enfermedades cardiovasculares Leer El avance tecnológico, surgido del programa de medicina regenerativa del IDIBELL de Barcelona, abre nuevas vías terapéuticas para las enfermedades cardiovasculares Leer
Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (Idibell, vinculado al hospital del mismo nombre) ha generado un parche de tejido cardíaco por bioimpresión 3D y ha conseguido, por primera vez, que éste sobreviva y lata correctamente durante al menos un mes después de ser implantado.
Los detalles del trabajo se han publicado en la revista Biofabrication.
El parche, desarrollado hasta ahora en ratones por el Programa de medicina regenerativa del centro de investigación, localizado en Hospitalet de Llobregat, Barcelona, abre nuevas vías terapéuticas para las enfermedades cardiovasculares.
El objetivo final de sus creadores es lograr un parche fabricado con células humanas de donante para uso clínico, una fórmula menos costosa que la que tendría producir este mismo producto con células propias de cada paciente. El producto se implantaría con facilidad con una técnica quirúrgica similar a la que se usa para poner un stent; incluso se podría implantar con robot quirúrgico.
Se probará a partir de septiembre en cerdos, acercándose así al que sería el primer ensayo clínico (fase I, seguridad) en humanos, posiblemente en pacientes candidatos a cirugía de by-pass (para restablecer el flujo sanguíneo en una arteria coronaria principal que irriga el corazón y que está ocluida o muy estenótica), ha informado Ángel Raya, líder del estudio y coordinador del RegenBell, el programa de medicina regenerativa del Idibell.
El artículo donde se detallan los resultados forma parte de la tesis doctoral de Laura Casado, investigadora del RegenBell y coprimera autora de este trabajo.
Según información del Idibell, actualmente la ingeniería de tejidos cardíacos es una vía muy prometedora en la búsqueda de nuevas terapias cardiovasculares. Mediante esta técnica, se podrían fabricar pedazos de miocardio que se implantarían en la zona afectada del corazón del paciente para ayudarle a recuperar su funcionalidad. Este campo de investigación ha avanzado a gran velocidad durante las últimas dos décadas y ha conseguido cultivar cardiomiocitos y células endoteliales con éxito.
Sin embargo, la técnica del cultivo en placa no permite recrear el miocardio con toda su complejidad, especialmente a nivel vascular, lo que impide su viabilidad in vivo: sin una extensa red microvascular que aporte suficiente sangre y nutrientes, el tejido no puede madurar correctamente, acaba haciendo fibrosis y muriendo.
Mediante otras técnicas como la bioimpresión 3D sí se pueden generar tejidos más complejos, ya que con la bioimpresora se puede controlar la disposición de varias capas a lo largo de los tres ejes espaciales y utilizar biomateriales diferentes, ha aprecisado el Idibell.
El equipo del RegenBell ha generado por bioimpresión 3D un pedazo de tejido de miocardio que, por primera vez, puede crecer, madurar y sobrevivir a largo plazo dentro de un huésped (modelo animal). Hasta ahora, estudios similares habían conseguido una supervivencia del tejido de dos semanas, pero este luego moría por falta de nutrientes.
Gracias a la bioimpresión 3D, los investigadores han podido poner capas de pequeños vasos sanguíneos que han permitido la correcta integración con el sistema circulatorio del huésped, garantizando así la circulación de sangre en todo el tejido implantado y su supervivencia. «Hemos podido observar y grabar a través del microscopio cómo el pedazo de miocardio latía correctamente y cómo se habían generado nuevos vasos sanguíneos», ha explicado Casado en un encuentro con la prensa celebrado en el laboratorio del Idibell donde se lleva a cabo el proyecto, ubicado en la sede del Instituto Catalán de Oncología (ICO) en Hospitalet.
Respecto a su posible aplicación clínica, Raya ha concretado que «para poder llevar esta terapia al primer paciente, estimamos que serían necesarios unos cuatro años más de investigación y la colaboración con otros centros de investigación. Hemos solicitado un proyecto europeo pero no nos lo han concedido, por lo tanto, tendremos que buscar otras vías para sacarlo adelante».
Para poder generar tejido cardíaco con bioimpresión 3D la mayor parte del trabajo ha consistido en hallar los componentes de las biotintas más adecuados y la mejor disposición de las capas, que den una buena estructura y estabilidad al tejido. En este caso, los investigadores han descubierto que la «mejor fórmula» para fabricar el tejido cardíaco es: poner tres capas de biotinta muscular entre dos capas de biotinta vascular, en una disposición concreta.
Para empezar, han perfeccionado la «receta base» de la biotinta, que consiste en cuatro ingredientes básicos: gelatina, fibrinógeno, ácido hialurónico y transglutaminasa microbiana (mTG). La gelatina proporciona la consistencia y plasticidad adecuadas, siendo muy útil en bioimpresión. El fibrinógeno y el ácido hialurónico cumplen la misma función que en la matriz extracelular: dan estructura, flexibilidad y apoyo a las células. Por último, la mTG es una enzima que promueve la creación de enlaces entre capas de células, esencial para la estabilidad del tejido una vez implantado in vivo.
A partir de esta base, se pueden generar las dos tintas por separado. A la biotinta muscular hay que añadir los cardiomiocitos, en este caso obtenidos a partir de células madre pluripotentes inducidas. Y para conseguir la biotinta vascular, se utilizarán microfragmentos vasculares provenientes del tejido adiposo del propio huésped mediante liposucción, ha destacado el Idibell.
Este estudio es resultado de cuatro años de trabajo en equipo por parte del grupo de células madre pluripotentes del RegenBell en colaboración con otros grupos del mismo programa. Todos ellos están «muy satisfechos» con los resultados y recuerdan la importancia de la investigación básica para poder encontrar nuevas terapias en un futuro.
«Sin todo el conocimiento previo sobre el miocardio y su vascularización, ahora la medicina regenerativa no hubiera podido aprovechar los avances tecnológicos como la bioimpresión 3D y la orientación clínica para encontrar nuevos tratamientos personalizados. Además, estudios como este también nos ayudan a conocer aún mejor la biología del tejido cardíaco», ha declarado Raya.
En este estudio, los cardiomiocitos han sido obtenidos de células madre pluripotentes inducidas provenientes del nodo Idibell del Banco Nacional de Líneas Celulares, del Instituto de Salud Carlos III, pero, de cara a la potencial aplicación en humanos, se prevé que el tejido cardíaco se pueda generar con células inmunocompatibles y así evitar el posible rechazo inmunitario. En este sentido, el grupo de terapia con células madre pluripotenciales del Idibell está liderando el HAPLO-iPS, un proyecto europeo que pretende crear un banco de células madre pluripotentes inducidas inmunocompatibles con una gran parte de la población que proporcionarán múltiples aplicaciones biomédicas.
Raya, en declaraciones a este diario, ha afirmado que es pronto para aventurar quién lo hará y cómo será exactamente el desarrollo clínico académico (público) de este prometedor parche cardíaco, pero que posiblemente se encargue de ello un consorcio formado por el Banco de Sangre y Tejidos (BST) de Cataluña y varios hospitales de la comunidad autónoma. Luego habrá que ver cómo se escala su producción y conservación para el uso convencional.
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