Los injertos de tejido diseñados podrían asumir la función del hígado y ayudar a miles de personas con insuficiencia hepática.
Más de 10,000 estadounidenses con enfermedad hepática crónica están en lista de espera para un trasplante de hígado, pero no hay suficientes órganos donados para todos esos pacientes. Además, muchas personas con insuficiencia hepática no son elegibles para un trasplante si no están lo suficientemente sanas como para tolerar la cirugía.
Para ayudar a estos pacientes, los ingenieros del MIT han desarrollado “mini hígados” que podrían inyectarse en el cuerpo y asumir las funciones del hígado enfermo.
En un nuevo estudio en ratones, los investigadores demostraron que estas células hepáticas inyectadas podrían permanecer viables en el cuerpo durante al menos dos meses y fueron capaces de generar muchas de las enzimas y otras proteínas que produce el hígado.
“Consideramos estos como hígados satélite. Si pudiéramos introducir estas células en el cuerpo, dejando el órgano enfermo en su lugar, se proporcionaría una función de refuerzo”, afirma Sangeeta Bhatia, profesora John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología, y de Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT, y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas (IMES).
Bhatia es el autor principal del nuevo estudio, que se publica en la revista Cell Biomaterials . El investigador posdoctoral del MIT, Vardhman Kumar, es el autor principal del artículo.
Restauración de la función hepática
El hígado humano participa en unas 500 funciones esenciales, entre ellas la regulación de la coagulación sanguínea, la eliminación de bacterias del torrente sanguíneo y el metabolismo de fármacos. La mayoría de estas funciones las realizan células llamadas hepatocitos.
Durante la última década, el laboratorio de Bhatia ha estado trabajando en maneras de restaurar la función de los hepatocitos sin un trasplante hepático quirúrgico. Un posible enfoque es incrustar los hepatocitos en un biomaterial como un hidrogel, pero estos geles también deben implantarse quirúrgicamente.
Otra opción es inyectar hepatocitos en el cuerpo, lo que elimina la necesidad de cirugía. En este estudio, el laboratorio de Bhatia buscó mejorar esta estrategia proporcionando un nicho diseñado que pudiera mejorar la supervivencia de las células y facilitar la monitorización no invasiva de la salud del injerto.
Los investigadores utilizaron un dispositivo microfluídico para generar microesferas de hidrogel de forma y tamaño uniformes. Estas esferas se mezclan con hepatocitos y se inyectan en el cuerpo, donde forman minihígados estables. Crédito: Cortesía del Laboratorio Bhatia.
Para lograrlo, los investigadores idearon la idea de inyectar células junto con microesferas de hidrogel que las ayudarían a mantenerse unidas y a formar conexiones con los vasos sanguíneos cercanos. Estas esferas tienen propiedades especiales que les permiten actuar como un líquido cuando están muy juntas, de modo que pueden inyectarse con una jeringa y recuperar su estructura sólida una vez dentro del cuerpo.
En los últimos años, los investigadores han explorado el uso de microesferas de hidrogel para promover la cicatrización de heridas, ya que ayudan a las células a migrar a los espacios entre las esferas y a generar tejido nuevo. En el nuevo estudio, el equipo del MIT las adaptó para ayudar a los hepatocitos a formar un injerto de tejido estable tras la inyección.
“Lo que hicimos fue usar esta tecnología para crear un nicho diseñado para el trasplante celular”, dice Kumar. “Si las células se inyectan sin estas esferas, no se integrarían eficientemente con el huésped, pero estas microesferas proporcionan a los hepatocitos un nicho donde pueden permanecer localizados y conectarse a la circulación del huésped mucho más rápido”.
La mezcla inyectada también incluye células fibroblastos, células de apoyo que ayudan a los hepatocitos a sobrevivir y promueven el crecimiento de vasos sanguíneos en el tejido.
En colaboración con Nicole Henning, especialista en investigación de ultrasonido del Instituto Koch, los investigadores desarrollaron una forma de inyectar la mezcla celular mediante una jeringa guiada por ultrasonido. Tras la inyección, los investigadores también pueden usar el ultrasonido para monitorizar la estabilidad a largo plazo del implante.
En este estudio, los minihígados se inyectaron en el tejido adiposo abdominal. En el futuro, se podrían implantar injertos similares en otras partes del cuerpo, como el bazo o cerca de los riñones. Siempre que tengan suficiente espacio y acceso a los vasos sanguíneos, los hepatocitos inyectados pueden funcionar de forma similar a los hepatocitos del hígado.
“En la gran mayoría de los casos de trastornos hepáticos, no es necesario que el injerto esté cerca del hígado”, afirma Kumar.
Una alternativa al trasplante
En pruebas con ratones, los investigadores inyectaron la mezcla de células hepáticas y microesferas en una zona de tejido graso conocida como tejido adiposo perigonadal. Una vez localizadas en el cuerpo, las células forman una estructura estable y compacta. Con el tiempo, los vasos sanguíneos comienzan a crecer en la zona del injerto, lo que ayuda a los hepatocitos inyectados a mantenerse sanos.
“Los nuevos vasos sanguíneos se formaron justo al lado de los hepatocitos, por lo que pudieron sobrevivir”, dice Kumar. “Lograron recibir los nutrientes directamente, pudieron funcionar como deberían y produjeron las proteínas que esperamos”.
Tras la inyección, las células permanecieron viables y capaces de secretar proteínas especializadas en la circulación del huésped durante ocho semanas, la duración del estudio. Esto sugiere que la terapia podría funcionar como tratamiento a largo plazo para la enfermedad hepática, afirman los investigadores.
“En nuestra opinión, esta tecnología puede ofrecer una alternativa a la cirugía, pero también puede servir como puente hacia el trasplante, donde estos injertos pueden brindar apoyo hasta que haya un órgano donado disponible”, afirma Kumar. “Y si consideramos que podrían necesitar otra terapia o más injertos, las barreras para hacerlo son mucho menores con esta tecnología inyectable que con otra cirugía”.
Con la versión actual de esta tecnología, los pacientes probablemente necesitarían tomar medicamentos inmunosupresores, pero los investigadores están explorando la posibilidad de desarrollar hepatocitos “furtivos” que podrían evadir el sistema inmunológico o usar las microesferas de hidrogel para administrar inmunosupresores localmente.
La investigación fue financiada por la subvención de apoyo (básica) del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer, los Institutos Nacionales de Salud, el Programa Wellcome Leap HOPE, una beca de investigación de posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto Médico Howard Hughes.
Fuente: Massachusetts Institute of Technology/ news.mit.edu
