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Camino hacia el hígado artificial

Los científicos saben que el hígado es capaz de regenerarse por sí solo si se le extrae una parte. Sin embargo, los investigadores que han tratado de explotar esa habilidad con la esperanza de producir tejido hepático artificial para trasplantarlo han fracasado una y otra vez: las células hepáticas maduras, conocidas como hepatocitos, rápidamente pierden su función normal cuando son extraídas del cuerpo.

“Es una paradoja porque sabemos que las células hepáticas son capaces de crecer, pero por algún motivo no podemos lograr que crezcan” fuera del organismo, explicó la ingeniera del Massachusetts Institute of Technology (MIT), Sangeeta Bhatia.

Ahora Bhatia y sus colegas han dado un paso adelante hacia ese objetivo. En un trabajo publicado ayer en la revista “Nature Chemical Biology”, identificaron una docena de compuestos químicos que pueden ayudar a que las células hepáticas no sólo mantengan su función normal mientras crecen en la placa de Petri, sino también que se multipliquen para producir nuevo tejido.

Según los científicos, las células cultivadas de este modo podrían permitir a los investigadores desarrollar tejido obtenido por ingeniería para tratar a muchas de las 500 millones de personas que sufren de enfermedades hepáticas crónicas, tales como la hepatitis C.

El autor principal del trabajo es Jing Shan, graduado de la división de Ciencias de la Salud y Tecnología de Harvard-MIT. Los miembros del laboratorio de Bhatia colaboraron con los investigadores del Broad Institute, de la Escuela de Medicina de Harvard y de la Universidad de Wisconsin.

El hígado tiene alrededor de 500 funciones, divididas en cuatro categorías: depuración de toxinas; metabolismo de carbohidratos; síntesis de proteínas y producción de bilis. David Thomas, un investigador asociado que trabaja con Todd Golub en el Broad Institute, midió los niveles de expresión de 83 enzimas hepáticas, involucradas en algunas de las funciones más difíciles de mantener.

Luego de estudiar miles de células hepáticas de ocho donantes de tejido, los investigadores identificaron 12 compuestos que ayudan a las células a mantener esas funciones o a promover la división de células hepáticas, o ambas.

Dos de esos compuestos parecieron funcionar especialmente bien en células de los donantes más jóvenes, de modo que los investigadores también los testearon en células hepáticas generadas a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés).

Los científicos ya habían intentado generar hepatocitos a partir de iPSC antes, pero este tipo de células generalmente no alcanzan un estado de maduración completo. Sin embargo, al ser tratadas con estos dos compuestos, las células maduraron de forma más completa.

Bhatia y su equipo se preguntan si estos compuestos podrían desencadenar una programación de maduración universal que pudiera también influenciar otro tipo de células. Otros investigadores se encuentran ahora estudiando esos compuestos en una variedad de tipos de células creadas a partir de iPSC.

En estudios futuros, el equipo del MIT planea colocar las células hepáticas tratadas en andamios de polímeros para ingeniería tisular y luego implantarlos en ratas, para testear si pueden ser utilizados como reemplazo de tejidos hepáticos. También persiguen la posibilidad de desarrollar los compuestos como fármacos que ayuden al tejido hepático de un paciente a regenerarse solo.

CONEXIONES

Por otra parte, Bhatia y sus colegas han avanzado recientemente hacia la solución de otro desafío en materia de ingeniería de tejido hepático: lograr que el organismo receptor genere arterias para suministrarle oxígeno y nutrientes al nuevo tejido. En un trabajo publicado en abril en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” Bhatia y Christopher Chen, profesor de la Universidad de Pensilvania, mostraron que si se integran en el tejido cordones preformados de células endoteliales, éstos rápidamente se convierten en diversas arterias luego de que el tejido es implantado. Con ese objetivo, Kelly Stevens del laboratorio de Bhatia trabajó con Peter Zandstra de la Universidad de Toronto para diseñar un nuevo sistema que les permite crear tejido de ingeniería 3D y controlar de manera precisa la ubicación de los distintos tipos celulares dentro del tejido. Esta aproximación, descripta en la revista “Nature Communications” de mayo, permite que el tejido obtenido por ingeniería funcione mejor con el tejido receptor. “En conjunto, estos trabajos abren un camino hacia la posibilidad de resolver dos de los más grandes desafíos respecto de la ingeniería de tejidos hepáticos: cultivar una gran provisión de células hepáticas fuera del cuerpo y lograr que esos tejidos se injerten en el receptor del trasplante”, concluyó Bhatia.

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