Cultivan tejido cardíaco humano en hojas de espinaca

En esto están trabajando un equipo de investigación multidisciplinar formado por expertos del Worcester Polytechnic Institute (WPI), la Universidad de Wisconsin-Madison y Arkansas State University-Jonesboro en Estados Unidos, que ha conseguido con éxito hacer crecer tejido del corazón en las hojas de espinaca.

Los investigadores se beneficiaron del sistema vascular de la hoja de espinaca para solucionar el problema principal de bioingeniería que bloquea la regeneración de este tejido, y que es la forma de establecer un sistema vascular con el que se consiga llevar la sangre al tejido en desarrollo.

En este sentido recuerdan que las técnicas de bioingeniería actuales, incluyendo la impresión 3D, no puede fabricar una rede de ramificaciones de vasos sanguíneos a la escala capilar que se requiere para que llegue el oxígeno, los nutrientes y las moléculas esenciales necesarias para el crecimiento de tejido adecuado.

Este descubrimiento ha formado parte de otro trabajo previo, más amplio y realizado por los mismos investigadores, sobre el uso de las plantas como andamios de ingeniería para tejidos, publicado entonces en la revista especializada Biomaterials.

En lugar de tratar de diseñar una red vascular, el enfoque actual de los investigadores está inspirado en la biología. Mediante un proceso de descelularización se elimina el material celular quedando un andamio acelular consistente de la matriz extracelular (ECM), la composición de la que depende el tejido u órgano del que se deriva y preservando al mismo tiempo una red vascular intacta.

Al eliminar el material celular del tejido, un injerto descelularizado se vuelve no inmunogénico mientras que conserva la estructura del órgano bruto. Tejidos y órganos descelularizado se pueden entonces recelularizar con células para crear un injerto.

Los expertos recuerdan que "las plantas y los animales tienen diferentes enfoques para el transporte de fluidos, productos químicos y macromoléculas, sin embargo, hay sorprendentes similitudes en sus estructuras de redes vasculares", por eso consideran que "el desarrollo de descerulización de las plantas para ser utilizado como soporte abre la posibilidad de una nueva rama de la ciencia que investigue el mimetismo entre plantas y animales".

"Tenemos mucho trabajo por hacer, pero hasta ahora esto es muy prometedor", ha añadido Glenn Gaudette, profesor de ingeniería biomédica en WPI y autor principal, quien señala que "la ingeniería de tejidos podría resolver una serie de problemas que limitan este campo".

Despojar de células vegetales

Los primeros experimentos que se han resuelto con éxito han sido con células cardiacas humanas, pues el equipo ha logrado cultivarlas en hojas de espinaca después de que fuesen despojadas de las células vegetales. Consiguieron que circularan fluidos y microperlas de tamaño similar a las células de sangre humana a través de la vasculatura de la espinaca; en sus venas había células humanas asemejando a los vasos sanguíneos.

Según los investigadores, este estudio ha dejado abierta una puerta a estudiar la utilización de las hojas de espinaca para hacer crecer capas de músculo del corazón, de cara al posterior tratamiento de pacientes afectados por un ataque al corazón.

Cuando las células vegetales de la espinaca se limpian lo que queda es un marco hecho principalmente de celulosa, una sustancia natural que no es perjudicial para las personas. "La celulosa es biocompatible y se ha utilizado en una amplia variedad de aplicaciones de medicina regenerativa, como la ingeniería de cartílago de tejido, ingeniería de tejido óseo, y cicatrización de heridas", han comentado los autores.

Asimismo, esperan que otros muchos vegetales y plantas puedan servir como andamio para el desarrollo de nuevos tejidos: "La hoja de espinaca podría ser más adecuada para el desarrollo de tejidos altamente vascularizados, como el tejido cardíaco, mientras que la estructura hueca cilíndrica del vástago de Impatiens capensis [planta] podría adaptarse mejor a un injerto arterial".

"Por el contrario, las columnas de madera vasculares podrían ser útiles en la ingeniería de hueso debido a su fuerza relativa y geometrías", han señalado los autores. Así, el uso de plantas como base para la ingeniería de tejidos también tiene beneficios económicos y ambientales.

"Mediante la explotación de la química benigna de andamiaje de tejido de la planta podríamos abordar las muchas limitaciones y los altos costes de los materiales sintéticos, materiales compuestos complejos. Las plantas pueden ser cultivadas fácilmente usando buenas prácticas agrícolas y en ambientes controlados", han aseverado en Biomaterials.

Por mediación de combinar tejido de la planta con el medio ambiente junto a la descelularización a base de perfusión, "hemos demostrado que no puede haber una solución sostenible para los andamios de ingeniería de tejidos pre-vascularizados", según han concluido los investigadores.