Los investigadores de la Universidad de Columbia pudieron desarrollar pulmones completamente funcionales en embriones de ratón utilizando células madre trasplantadas. Los hallazgos sugieren que, en última instancia, es posible utilizar la técnica para hacer crecer pulmones humanos en animales para pacientes que necesitan trasplantes y estudiar nuevos tratamientos pulmonares.
«Millones de personas en todo el mundo que padecen enfermedades pulmonares incurables mueren sin tratamiento debido al suministro limitado de pulmones de donantes para trasplantes», dijo el coautor principal Wellington V. Cardoso, MD, PhD, profesor de medicina y genética y desarrollo en Columbia Universidad Vagelos Colegio de Médicos y Cirujanos. «Nuestro estudio muestra que eventualmente es posible desarrollar nuevas estrategias para generar pulmones humanos en animales para trasplantes como una alternativa a la espera de los pulmones de los donantes».
Los investigadores han dedicado grandes esfuerzos a bioingeniería de los pulmones mediante el cultivo de células madre en andamios sintéticos o en los pulmones que han sido despojados de sus células originales. Aunque se han hecho progresos sustanciales, los investigadores no han podido generar un pulmón completamente funcional capaz de mantener la supervivencia en modelos animales. ¿O capaz de mantener vivo a un animal?
«Pensamos que podría ser más sencillo cultivar nuevos pulmones en un animal en desarrollo, para poder aprovechar las señales naturales del animal para el desarrollo pulmonar», dice el primer autor Munemasa Mori, MD, PhD, instructor de medicina en la Universidad de Columbia Vagelos College. de médicos y cirujanos.
El primer desafío de los investigadores fue crear condiciones de cultivo de tejidos que permitieran a las células madre del donante expandirse y mantener su capacidad de transformarse en muchos tipos de células diferentes.
A continuación, los investigadores implantaron estas células madre en dos tipos de embriones de ratón diseñados. Un tipo carecía de las células madre que se convierten en células pulmonares maduras y otro no podía producir suficientes células para producir un pulmón. Este procedimiento creó un embrión «quimérico» que era una mezcla de células donantes y huésped.
Las células madre implantadas superaron a las células huésped por las moléculas promotoras del crecimiento presentes en el embrión, lo que condujo a la formación de pulmones funcionales que permitieron a los ratones vivir bien en la edad adulta. Una variedad de pruebas de función pulmonar confirmó que los pulmones «quiméricos» funcionaban tan bien como los pulmones normales de los ratones, sin signos de rechazo.
«Las células madre se implantaron antes de que se activara el sistema inmunitario de los embriones, lo que puede explicar por qué los órganos no fueron rechazados», dice Mori, quien luego probará su enfoque en animales más grandes y trasplantes de órganos entre especies.
«Muchas de las señales para el desarrollo pulmonar se conservan en todas las especies, desde las ranas hasta los ratones y los humanos, por lo que la idea de usar animales para desarrollar pulmones humanos no está fuera de discusión», dice Cardoso.
La investigación se realizó en colaboración con Hiromitsu Nakauchi, PhD, profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford y la Universidad de Tokio, uno de los autores principales del artículo.
El estudio se titula «Generación de pulmones funcionales mediante la complementación condicional de blastocistos utilizando células madre pluripotentes». Los otros contribuyentes son Kazuhiro Furuhashi, Jennifer Danielsson, Yuichi Hirata, Miwako Kakiuchi, Chyuan-Sheng Lin, Mayu Ohta, Paul Riccio, Xinjing Xu, Charles Emala y Chao Lu, todos en el Colegio de Médicos y Cirujanos de la Universidad de Columbia, y Yusuke Takahashi en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford (Stanford, CA).
El estudio fue financiado por subvenciones del Departamento de Defensa, los Institutos Nacionales de Salud (R35-NHLBI), el Premio de Liderazgo de Investigación del Instituto de Medicina Regenerativa de California, la Familia Giannandrea Dale F. Frey, Científico Revelación (Fundación Damon Runyon), y los Pew-Stewart Scholars. Programa de Investigación del Cáncer.
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El artículo fue publicado en línea en la revista Nature Medicine.
FuenteL Eureka Alert
