Los pulmones pueden resultar dañados por cualquier cosa, desde contaminantes hasta virus, pero los médicos han tenido pocas herramientas para repararlos.
Los pulmones pueden estar enterrados profundamente dentro del cuerpo de una persona, pero también son uno de los órganos que más miran hacia afuera. Soportan un aluvión de agresiones transportadas por el aire que respiramos, como contaminantes o patógenos como el SARS-CoV-2. Esto tiene un costo y puede ser difícil encontrar un nuevo pulmón para trasplantarlo a un paciente que tiene uno defectuoso.
Una mejor solución sería reparar el pulmón dañado con un injerto de células sanas. en un par de estudios publicado en Célula madre celularlos investigadores demostraron que las células madre podrían hacer que esto sea una realidad.1,2 Un equipo de investigadores dirigido por Darrell Kottonbiólogo de células madre de la Universidad de Boston, propuso una forma de generar células progenitoras pulmonares clave a partir de células madre pluripotentes y también cómo ayudar a estas células a echar raíces duraderas en el pulmón.
“Es la culminación de un largo viaje”, dijo Kotton. “Con muchos trasplantes fallidos en el camino”.
Este viaje comenzó en 2004, cuando el laboratorio de Kotton comenzó a diseñar células para injertarlas en un pulmón dañado. Estudiaron cómo las células pulmonares desarrollarse naturalmente en un embrión y utilizaron lo que aprendieron para desarrollar una estrategia para imitar esto en una placa de laboratorio.3 Un desafío fue la gran cantidad de tipos y funciones celulares únicos en el pulmón. El equipo de Kotton finalmente decidió que lo mejor sería encontrar células progenitoras que ya existan en el pulmón para ayudar al órgano a regenerarse.
Los investigadores decidieron diseñar células que pudieran reconstruir dos partes clave del pulmón: las vías respiratorias, que transportan oxígeno a través del pulmón, y los alvéolos, por donde pasa el oxígeno al cuerpo. En cada parte del pulmón, identificaron una célula progenitora clave y desarrollaron técnicas de laboratorio para generar esos progenitores a partir de células madre pluripotentes de ratón. Pero eso por sí solo no fue suficiente. Es necesario convencer a los pulmones para que acepten el injerto, lo que ha sido un gran obstáculo en esfuerzos anteriores.
“Creo que ha habido un fracaso en el campo pulmonar durante muchos años al tratar de injertar”, dijo Kotton. “No importa cuán buenas sean las células trasplantadas, no se pueden simplemente ponerlas en los pulmones y hacer que se injerten”.
El equipo de Kotton ideó una forma de utilizar sustancias químicas dañinas para crear espacio temporalmente en los pulmones de los ratones. Esto les dio una ventana de alrededor de cinco horas en la que el pulmón estaría especialmente receptivo a un injerto. En ese tiempo, trasplantaron sus células pulmonares derivadas de células madre al ratón y luego monitorearon el injerto. Descubrieron que estos progenitores derivados de células madre comenzaron a producir células que podían llevar a cabo funciones típicas de las células pulmonares durante más de seis meses después del trasplante.
Los trasplantes suelen requerir inmunosupresión para evitar que el cuerpo ataque el tejido extraño. Esto puede dejar a los trasplantados vulnerables a infecciones. Los trasplantes derivados de células madre de Kotton no requirieron inmunosupresión, lo que los convierte en una alternativa potencialmente más segura. Kotton también imagina que las células podrían editarse genéticamente antes del trasplante para convertirlas en terapias celulares para enfermedades genéticas que dañan los pulmones, como la fibrosis quística.
Sin embargo, la tecnología aún está lejos de ser utilizada en humanos. Una limitación importante son los productos químicos utilizados para preparar el pulmón para el injerto. Kotton dijo que causan demasiado daño a los pulmones, por lo que no serían seguros para los humanos.
Ed Morrisey, biólogo pulmonar de la Universidad de Pensilvania, valora la transparencia de los autores sobre las limitaciones del método. Considera que estos estudios son una prueba de concepto prometedora para ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo curar eficazmente un pulmón; por ejemplo, dos tipos de células progenitoras podrían no ser suficientes para regenerar las complejas estructuras del pulmón, dijo.
“Todavía hay muchas preguntas abiertas, pero hay muchas cosas en las que esta prueba de concepto puede permitirnos empezar a pensar y que no pudimos”. [before]”, dijo Morrisey.
Referencias:
1. Ma L, et al. Reconstitución de células madre de las vías respiratorias mediante el trasplante de células basales primarias o pluripotentes derivadas de células madre. Célula madre celular. 2023;30(9):1199-1216.
2. Herriges MJ, et al. Injerto alveolar duradero de células epiteliales pulmonares derivadas de PSC en ratones inmunocompetentes. Célula madre celular. 2023;30(9):1217-1234.
3. Ikonomou L, Kotton DN. Derivación de progenitores endodérmicos a partir de células madre pluripotentes.. Fisiol de células J. 2015;230(2):246–258.