MADRID, 11 Mar. (EUROPA PRESS) -
En un nuevo estudio, científicos del Centro Nacional de Investigación de Primates de Wisconsin (WNPRC) y del Instituto Morgridge de Investigación de la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) han logrado crear un injerto vascular universal, de diámetro pequeño, utilizando células endoteliales arteriales (AEC) derivadas de células madre.
Este avance, tal y como se publica en 'Cell Reports Medicine' podría impulsar el campo de la cirugía de bypass vascular. Este equipo de investigación ha estado a la vanguardia de la investigación sobre células madre y la biología regenerativa desde que James Thomson aisló la primera célula madre embrionaria humana en 1998. Así, el Laboratorio Thomson continuó siendo pionero en nuevas técnicas para avanzar en el campo, incluidos métodos para generar células arteriales funcionales derivadas de células madre pluripotentes humanas, abriendo la puerta a soluciones de bioingeniería para combatir las enfermedades cardiovasculares.
"Aunque los injertos vasculares sintéticos se han utilizado con éxito en clínicas para la reparación de vasos grandes, las fuentes para vasos de diámetro pequeño, que se utilizan con mayor frecuencia para la cirugía de bypass coronario, son limitadas", afirma el coautor principal Igor Slukvin , profesor de patología y medicina de laboratorio de la UW-Madison en el WNPRC. "Este nuevo trabajo es un paso importante en el avance de las tecnologías de células madre para la bioingeniería de injertos vasculares para la reparación de vasos cardíacos y su aplicación clínica".
Actualmente, la única opción clínicamente aprobada para el injerto de derivación vascular de diámetro pequeño consiste en tomar un vaso sanguíneo de otra parte del cuerpo del paciente. Sin embargo, este método es invasivo y está limitado por los vasos que se pueden utilizar. El injerto también puede ser de mala calidad si el paciente tiene comorbilidades. Los vasos sanguíneos tomados de otro donante son una alternativa, pero están limitados por las respuestas inmunitarias que conducen al rechazo del injerto.
Ensayos clínicos previos diseñaron injertos vasculares sintéticos venosos para su uso en derivaciones vasculares periféricas mediante la recolección de células endoteliales venosas específicas del paciente con éxito.
"Las terapias celulares específicas para cada paciente pueden resultar prohibitivas en cuanto a costos y requerir mucho tiempo. Queríamos desarrollar un injerto arterial de diámetro pequeño listo para usar que se pueda utilizar
fácilmente en entornos clínicos", comenta el coautor principal John Maufort, un científico asociado que anteriormente trabajaba en el Laboratorio Thomson del Instituto Morgridge.
En este estudio, los científicos utilizaron un pequeño injerto hecho de ePTFE, un material poroso hecho del mismo material que el teflón. Una vez que generaron células madre activas de calidad derivadas de células madre, establecieron métodos para colocarlas sobre los injertos de ePTFE.
"Las ventajas de utilizar células madre pluripotentes son la capacidad de autorenovarse, proporcionando una fuente ilimitada de células, y diferenciarse en cualquier tipo de célula humana", destaca Maufort.
Sin embargo, los investigadores enfrentaron un desafío: el ePTFE es hidrófobo y repele el agua, por lo que necesitaban encontrar una forma de modificar la superficie de los injertos para que las células pudieran adherirse. "Nos inspiramos en las proteínas adhesivas producidas en los mejillones, específicamente en la dopamina, un componente químico de estas proteínas", comenta el primer autor Jue Zhang, uno de los autores correspondientes del estudio y ex científico asociado del Laboratorio Thomson que desarrolló este procedimiento.
Utilizaron un recubrimiento de doble capa con dopamina y vitronectina, otra proteína de adhesión celular, para unir las células AEC a la superficie interna de los injertos de ePTFE. Los probaron frente al flujo fisiológico generado por una bomba y demostraron que las células bioingenieras permanecían uniformes y estables.
A continuación, implantaron los injertos en las arterias femorales de macacos Rhesus, un modelo de primate no humano común utilizado por sus similitudes con la biología humana. El éxito de cualquier trasplante depende de que las células expresen el complejo mayor de histocompatibilidad (tanto el MHC de clase I como el de clase II), un grupo de proteínas que participan en la respuesta inmunitaria para rechazar un cuerpo extraño.
Utilizando este modelo, los autores experimentaron con diferentes composiciones de injerto (injertos de ePTFE desnudos, injertos revestidos con AEC que expresan MHC (tipo salvaje) o injertos revestidos con AEC que carecen de MHC (doble knockout)) para evaluar el rechazo inmunológico.
Los injertos fueron monitoreados quincenalmente mediante imágenes de ultrasonido para buscar signos de falla, específicamente estenosis, engrosamiento de la pared celular o trombosis, un coágulo de sangre en el injerto. Para sorpresa de los investigadores, el 50% de los injertos con doble knock-out de MHC fallaron. "Dado que la eliminación de las células MHC de clase I y II mitiga la respuesta de las células T, nuestra hipótesis es que las células asesinas naturales podrían estar desempeñando un papel en la mediación del rechazo inmunológico de estos injertos", plantea Zhang.
Por otra parte, los injertos de tipo salvaje de MHC mantuvieron una función normal durante seis meses, con más éxito que los otros injertos. Los autores también observaron que el endotelio del injerto se repobló con las células huésped, lo que contribuyó al éxito a largo plazo. Sus hallazgos sugieren que estos injertos de bioingeniería podrían hacer avanzar el campo de la cirugía de bypass vascular y abrir posibilidades para ensayos clínicos en humanos.
Samuel Poore , presidente de la división de cirugía plástica de la Universidad de Wisconsin-Madison y coautor del estudio, concluye: "Los injertos vasculares listos para usar basados en células madre tienen el potencial de expandir las indicaciones quirúrgicas, limitar la morbilidad de las operaciones y brindar opciones de cirugía que actualmente no existen, lo que impacta en subespecialidades como la cirugía plástica y reconstructiva, la cirugía vascular y cardíaca".
