MADRID, 2 Oct. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han encontrado un componente crítico para el crecimiento de los tejidos musculares que se auto curan del músculo adulto: el sistema inmunitario. Se espera que el descubrimiento en ratones juegue un papel importante en el estudio de enfermedades musculares degenerativas y en la mejora de la supervivencia de injertos de tejidos diseñados en futuras aplicaciones de terapia celular.
En 2014, el grupo dirigido por Nenad Bursac, profesor de Ingeniería Biomédica en Duke, debutó con un músculo esquelético que se auto cura y crece en el laboratorio. Se contrajo poderosamente, se integró a los ratones rápidamente y demostró la capacidad de curarse tanto dentro del laboratorio como dentro de un animal.
El hito se logró al tomar muestras de músculo de ratas con solo dos días de vida, eliminar las células y "plantarlas" en un entorno hecho en laboratorio, perfectamente diseñado para ayudarlas a crecer. Además de un andamiaje tridimensional y muchos nutrientes, este entorno apoyó la formación de nichos para las células madre musculares, conocidas como células satélite, que se activan al lesionarse y ayudan al proceso de regeneración.
Sin embargo, para posibles aplicaciones con células humanas, las muestras de músculo se tomarían principalmente de donantes adultos en lugar de recién nacidos. Muchas enfermedades musculares degenerativas no aparecen hasta la edad adulta, y el crecimiento del músculo en el laboratorio para evaluar las respuestas de los medicamentos para estos pacientes se beneficiaría del uso de las células adultas propias del paciente.
Solo hay un problema: los tejidos musculares adultos hechos en laboratorio no tienen el mismo potencial regenerativo que el tejido neonatal. "Pasé un año explorando métodos para diseñar tejidos musculares a partir de muestras de ratas adultas que se curarían por sí mismas tras una lesión", afirma Mark Juhas, exestudiante de doctorado de Duke en el laboratorio de Bursac, que dirigió tanto la investigación original como la nueva, que se publica en la edición digital de este lunes de 'Nature Biomedical Engineering'.
"La adición de varios fármacos y factores de crecimiento conocidos para ayudar a la reparación muscular tuvo poco efecto, así que comencé a considerar añadir una población de células de soporte que pudiera reaccionar a las lesiones y estimular la regeneración muscular --afirma Juhas---. Así es como se me ocurrieron los macrófagos, las células inmunes requeridas para la capacidad del músculo de auto-repararse en nuestros cuerpos".
Los macrófagos son un tipo de glóbulo blanco en el sistema inmune del cuerpo. Literalmente traducidos del griego como "grandes comedores", los macrófagos engullen y digieren escombros celulares, patógenos y cualquier otra cosa que no crean que debería estar dando vueltas a la vez que secretan factores que apoyan la supervivencia y reparación del tejido.
Después de una lesión muscular, aparece una clase de macrófagos en la escena para limpiar los restos que quedan, aumentar la inflamación y estimular otras partes del sistema inmunitario. Una de las células que reclutan es un segundo tipo de macrófago, denominado M2, que disminuye la inflamación y estimula la reparación de los tejidos. Aunque estos macrófagos antiinflamatorios se habían utilizado antes en terapias de curación muscular, nunca se habían integrado en una plataforma destinada a desarrollar tejidos musculares complejos fuera del cuerpo.
REGENERACIÓN DEL MÚSCULO DURANTE 15 DÍAS
Llevó muchos meses adicionales de trabajo que Juhas descubriera cómo incorporar los macrófagos al sistema; pero una vez que lo hizo, los resultados cambiaron dramáticamente. Los nuevos tejidos musculares no solo se desempeñaron mejor en el laboratorio, sino que funcionaron mejor cuando se injertaron en ratones vivos.
"Cuando dañamos el músculo diseñado por un adulto con una toxina, no vimos ninguna recuperación funcional y las fibras musculares no se reconstruyeron --relata Bursac, codirector de la iniciativa 'Regeneration Next' de Duke--. Pero después de que agregamos los macrófagos al músculo, tuvimos un momento maravilloso. El músculo volvió a crecer durante 15 días y se contrajo casi como antes de la lesión. Fue realmente notable".
El éxito parece provenir principalmente de los macrófagos que actúan para proteger las células musculares dañadas de la apoptosis, la muerte celular programada. Mientras que las células musculares recién nacidas resisten naturalmente el impulso de tirar la toalla, las células musculares adultas necesitan los macrófagos para ayudarles a superar el daño inicial sin entrar en la muerte celular. Estas fibras musculares que sobreviven proporcionan un "andamio" para que las células madre musculares se adhieran para realizar sus tareas regenerativas.
Bursac cree que el descubrimiento puede llevar a una nueva línea de investigación para posibles terapias regenerativas. Según una teoría popular, los tejidos fetales y del recién nacido son mucho mejores en la curación que los tejidos adultos, al menos en parte debido a un suministro inicial de macrófagos residentes en tejidos que son similares a los macrófagos M2. A medida que los individuos envejecen, este suministro original de macrófagos es reemplazado por menos macrófagos generadores y más inflamatorios procedentes de la médula ósea y la sangre.
"Creemos que los macrófagos en nuestro sistema muscular diseñado pueden comportarse más como los macrófagos residentes en los músculos con los que nacen las personas --dice Bursac--. Actualmente, estamos trabajando para entender si esto es así. De esta forma, podríamos imaginar macrófagos 'entrenados' para ser mejores curanderos en un sistema como el nuestro o aumentarlos mediante modificaciones genéticas y luego implantarlos en sitios dañados en pacientes".
Aunque este estudio también demostró que los macrófagos humanos apoyan la curación del músculo de rata cultivado en laboratorio y el trabajo separado en el grupo de Bursac ha desarrollado complejos músculos humanos que contienen macrófagos, todavía no existe un buen sistema de laboratorio o animal para probar los poderes regenerativos que este enfoque puede tener en humanos.
