Todo comenzó con un viaje a un mercado de agricultores. Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón detectaron paquetes de Pacific dulse, un alga marina rojiza que normalmente se vende como ingrediente de refrigerios o ensaladas, y se preguntaron: ¿podría esta verdura del océano servir como soporte para el crecimiento de células cardíacas humanas?
La respuesta, publicada esta semana en la revista Biointerphases, es un rotundo sí. Después de eliminar las propias células de las algas y dejar solo su esqueleto estructural, el equipo cultivó con éxito cardiomiocitos humanos (las células musculares que impulsan los latidos del corazón) en el andamio marino reutilizado. En seis días, las células cardíacas habían cubierto el 90% de la superficie de las algas, multiplicándose dos veces y media su ritmo normal.
“¿Por qué no podemos utilizar algas marinas? Son abundantes en los océanos y, en comparación con el material sintético o de origen animal, el costo es muy bajo”, dijo el autor Gobinath Chithiravelu.
Del fondo del océano a la mesa de laboratorio
Los investigadores no sólo eran curiosos, sino también prácticos. Los andamios de tejidos tradicionales utilizados en la investigación médica se basan en materiales extraídos de animales o sintetizados mediante una química compleja. Ambos enfoques tienen consecuencias: los andamios derivados de animales perpetúan la necesidad de animales de laboratorio, mientras que las versiones sintéticas requieren procesos industriales que no son exactamente ecológicos. Las algas, por el contrario, crecen sin ser persuadidas en aguas frías del océano y requieren un procesamiento mínimo.
El equipo probó Pacific dulse (nombre científico Devaleraea mollis), limpiando y secando las muestras antes de tratarlas con dodecilsulfato de sodio, un reactivo de laboratorio común que también se encuentra en muchos detergentes domésticos. La sustancia química disolvió las células originales de las algas preservando al mismo tiempo su matriz extracelular, la estructura en forma de panal que le da estructura al tejido. Lo que quedó fue un andamio de celulosa con una arquitectura asombrosamente similar a los entornos donde las células humanas prosperan de forma natural.
Experimentaron con seis concentraciones diferentes del tratamiento químico, que oscilaban entre el 3% y el 15%. El punto óptimo resultó estar en el extremo superior: los andamios tratados con dodecilsulfato de sodio al 10%, 12% o 15% mantuvieron sus redes fibrosas intactas y al mismo tiempo eliminaron suficientes desechos celulares para dar la bienvenida a nuevos inquilinos.
Células que se sienten como en casa
“Así que inicialmente queremos utilizar la estructura natural de las algas marinas. No queremos alterar la estructura”, dijo Chithiravelu.
Esa preservación estructural dio sus frutos. Cuando los investigadores sembraron cardiomiocitos humanos en las estructuras de algas tratadas, las células del corazón no sólo sobrevivieron, sino que florecieron. La microscopía electrónica de barrido reveló células que se extendían por la superficie del andamio, entretejiéndose en la arquitectura de las algas como enredaderas trepando por un enrejado. La inmunohistoquímica confirmó que las células expresaban las proteínas adecuadas y se comportaban como debería hacerlo el tejido cardíaco sano.
Las implicaciones van más allá de la mera curiosidad. Los andamios de tejido son herramientas fundamentales en las pruebas preclínicas de fármacos, ya que permiten a los investigadores estudiar cómo responden las células humanas a los tratamientos sin involucrar inmediatamente a sujetos humanos. Actualmente, gran parte de esas pruebas todavía se basan en animales o costosos sistemas sintéticos. Una alternativa a base de algas podría reducir ambas prácticas, ofreciendo un camino más barato, más sostenible y posiblemente más ético.
Los andamios también mostraron un comportamiento de degradación prometedor cuando se sumergieron en una solución, lo que sugiere que eventualmente podrían diseñarse para descomponerse a velocidades controladas dentro del cuerpo. Sigue siendo especulativo si las algas algún día servirán como marco temporal para reparar corazones dañados en pacientes vivos, pero los resultados de biocompatibilidad son lo suficientemente alentadores como para seguir planteándose la pregunta.
Por ahora, los investigadores se centran en perfeccionar sus métodos y probar otras especies de algas. Los océanos contienen miles de candidatos, cada uno con propiedades estructurales ligeramente diferentes. Algunos podrían resultar incluso más adecuados para tipos de tejidos específicos: huesos, piel, hígado. Resulta que el hallazgo en el mercado de agricultores fue solo el comienzo.
Biointerfases: 10.1116/6.0004685
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