Es posible que algún día la ciencia nos proporcione una manera de reemplazar partes del cuerpo dañadas y enfermas con reemplazos artificiales, pero reproducir órganos y tejidos en el laboratorio no es fácil.
Esto es especialmente cierto para las redes de vasos sanguíneos, que a nivel de finos capilares filiformes son microscópicos: estos capilares pueden ser tan pequeños como 0,005 milímetros (34 veces más delgados que un cabello humano) y solo dejan pasar las células sanguíneas en una sola fila.
Investigadores dirigidos por un equipo del MIT han publicado un estudio en PNAS que detalla una forma de diseñar vasos sanguíneos en el laboratorio con una precisión significativamente mayor que antes.
Lograr que los vasos sanguíneos (y por lo tanto el flujo sanguíneo) sean correctos es crucial para el éxito de cualquier órgano o tejido cultivado en laboratorio, ya que los capilares finos perfunden el tejido y suministran oxígeno y nutrientes.
El nuevo enfoque se basa en el uso de fuerzas magnéticas que estiran y colocan suavemente las células de los vasos sanguíneos en su posición.
“Los tejidos sanos dependen de redes de vasos sanguíneos organizadas, pero los protocolos más modernos no permiten fabricar dichas redes dentro de tejidos diseñados”, dice el ingeniero mecánico Ritu Raman, del MIT.
“La capacidad de programar el crecimiento de los vasos sanguíneos con señales físicas puede permitir la fabricación reproducible y escalable de tejidos diseñados que pueden implantarse en el cuerpo para restaurar la función después de una enfermedad o lesión debilitante”.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>El sistema se basa en un pequeño chip que contiene células endoteliales (las células que recubren los vasos sanguíneos), cultivadas en el laboratorio y suspendidas en un gel de colágeno, la proteína que es uno de los componentes básicos más importantes del cuerpo.
También se colocó un pequeño imán dentro del chip, que luego fue controlado por varios imanes externos en tres dimensiones. A medida que se ajustaba la fuerza sobre el imán del chip, los investigadores podían determinar cómo crecían los nuevos vasos sanguíneos.
Es una forma adaptada del mismo enfoque que los investigadores utilizaron anteriormente para crear músculos y nervios artificiales.
Al cambiar la fuerza de la atracción magnética externa, los investigadores también pudieron controlar la longitud y la cantidad de nuevos vasos que aparecían. Todavía estamos en una etapa inicial de prototipo, pero los resultados iniciales son prometedores.
“La conclusión principal es: estirar el vaso sanguíneo hacia adelante y hacia atrás parece aumentar la cantidad de nuevos capilares que crecen”, dice Raman.
“Las fuerzas mecánicas juegan un papel importante en nuestros cuerpos. Eso significa que si queremos que crezcan más o menos vasos, o vasos más cortos o más largos, o vasos en ciertas direcciones, ahora sabemos cómo hacerlo”.
Técnicamente, la formación de nuevos vasos sanguíneos se conoce como angiogénesis, pero los métodos anteriores para recrearla artificialmente no han proporcionado un control suficiente.
Actualmente, los vasos sanguíneos se pueden imprimir en 3D o cultivar a partir de células individuales en placas de Petri llenas de nutrientes y otras sustancias químicas, pero los científicos han estado buscando algo que funcione con mayor precisión.
“Se puede intentar modelar señales químicas, como factores de crecimiento, para indicar dónde crecen los vasos, pero no se puede hacer esto con mucha precisión”, dice Raman.
“Por lo tanto, necesitamos otros tipos de señales modelables que puedan ayudarnos a construir tejidos con vasos organizados”.
El equipo de investigación también investigó los mecanismos subyacentes que funcionan aquí. Repitieron sus experimentos utilizando células genéticamente modificadas para funcionar sin el gen PIEZO1.
Este gen controla los ‘guardianes celulares’: canales iónicos encargados de lo que entra y sale de una célula, en este caso, un tipo específico que responde a la presión mecánica. Se crearon menos vasos sanguíneos con PIEZO1 apagado, lo que demuestra que la activación del canal iónico es crucial.
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Los siguientes pasos son ver qué tan bien fluye la sangre a través de las arterias, venas y capilares creados con el chip, y hasta los órganos y tejidos reales cultivados en laboratorio alrededor de la estructura de las células sanguíneas, comenzando por el músculo.
“Ahora estamos investigando cómo modelar con precisión el crecimiento de los vasos sanguíneos puede ayudar a mejorar la función muscular”, dice la ingeniera biomédica Jessica Shah, del MIT.
La investigación ha sido publicada en PNAS.
Este artículo fue verificado por Clare Watson y editado por Rebecca Dyer. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.