Así se crean las arterias de laboratorio para tratar a pacientes y probar fármacos

Representación del interior de una arteria sana.
Representación del interior de una arteria sana.
Wikimedia Commons / Mora Manuela Vieytes

Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Una de las más predominantes es la arterioesclerosis, que consiste en la acumulación de colesterol en la pared de las arterias hasta que se forma lo que se conoce como la "placa de ateroma". A medida que esta crece, el diámetro de las arterias se va reduciendo, lo que dificulta el flujo de la sangre a través de ellas. Esto, al final, conlleva isquemias en órganos y tejidos. La isquemia miocárdica es una de las más comunes: las células del corazón se mueren porque no reciben suficiente oxígeno debido a la reducción del flujo sanguíneo.

Los tratamientos más comunes para la arterioesclerosis incluyen el uso de "estents" o cirugía de bypass.

Los estents son unas mallas en forma tubular que se insertan dentro de la arteria y se expanden para reabrir el flujo sanguíneo. Uno de los principales problemas es que al insertarlos pueden dañar la capa interna de células, conocida como células endoteliales, lo que incrementa el riesgo de la formación de trombos. Además, este daño puede terminar activando la proliferación de otro tipo celular de la capa intermedia de los vasos sanguíneos, las células musculares lisas. Su proliferación puede incrementar el grosor de la pared de la arteria y reducir otra vez el flujo sanguíneo, proceso conocido como restenosis.

Esto lleva a otro tratamiento que consiste en el reemplazo de la arteria con otro tipo de vaso sanguíneo autólogo del propio paciente, como por ejemplo la vena safena, arteria mamaria o arteria radial. Aun así, no siempre es posible hacer un reemplazo con vasos sanguíneos autólogos debido a la propia enfermedad del paciente que afecta a todos los vasos, o porque ya se hayan usado previamente.

Así pues, una de las alternativas que se ha estudiado en los últimos años ha sido el desarrollo de arterias in vitro para usarlas como alternativa a los vasos sanguíneos autólogos para cirurgía bypass.

Desarrollo 'in vitro' de arterias

Uno de los principales objetivos para desarrollar una arteria in vitro (hecha en el laboratorio) es reproducir la estructura nativa. Las arterias están formadas por tres capas (de interior a exterior): la túnica íntima, formada por una monocapa de células endoteliales; la túnica media, formada por células musculares lisas; y la túnica adventicia, formada por fibroblastos y tejido conectivo. Entre ellas, la túnica íntima y media son las capas funcionales.

En la literatura científica se han descrito varios métodos para poder desarrollar arterias in vitro, muchos de los cuales requieren varios pasos y largos períodos de tiempo.

En el Bioengineering Institute of Technology (BIT) de la Universidad Internacional de Catalunya (UIC) se ha puesto a punto un método para desarrollar estructuras tubulares 3D de doble capa reproduciendo la estructura nativa de una arteria con tan solo un paso. La metodología utilizada se basa en la extrusión y permite desarrollar vasos sanguíneos de forma más rápida que con otros métodos.

Estas estructuras han permitido introducir las células vasculares específicas que se encuentran en las arterias: células endoteliales en la capa interna y las células musculares lisas en la capa externa. Además, estas células han sido capaces de alinearse de la misma forma que lo harían en un vaso sanguíneo nativo sin tener que aplicar ningún estímulo de perfusión.

La alineación concéntrica de las células musculares lisas es especialmente importante ya que esta conformación facilita la vasoconstricción y vasodilatación, procesos importantes para regular la presión arterial. Estos resultados han sido publicados recientemente en la revista Biofabrication.

El siguiente paso del proyecto ha sido introducir estas estructuras en una camara de perfusión conectada con un circuito que ha permitido introducir flujo a través de los vasos, para simular las condiciones fisiológicas en las que se encuentran las arterias. El estímulo de perfusión es importante para que estas estructuras maduren y adquieran funcionalidad. Los resultados preliminares indican que tienen cierto grado de contracción y dilatación, lo que indica cierto grado de funcionalidad.

Aplicaciones futuras

Una de las aplicaciones del desarrollo de vasos sanguíneos mediante ingeniería tisular es para tratar algunas enfermedades cardiovasculares como la arterioesclerosis y aneurismas (dilataciones de arterias). Su desarrollo también ha capturado la atención para ser usados como modelos vasculares y para probar fármacos.

Algunos fármacos quimioterapéuticos pueden tener algunos efectos secundarios que inducen daño vascular, suprimiendo cierta funcionalidad e induciendo el desarrollo de enfermedades cardiovasculares.

El desarrollo in vitro de estas estructuras podrían servir para probar ciertos fármacos y comprobar si inducen estos efectos secundarios dañinos en el sistema vascular.

Otra aplicación sería usar células del propio paciente con una enfermedad genética vascular para poder estudiar más a nivel molecular cómo se desarrolla la patología en cuestión y probar fármacos para su tratamiento. Esto último sería aplicado, principalmente, a la medicina personalizada.

Èlia Bosch Rué, profesora del grado de Bioingeniería e investigadora postdoctoral de la Universitat Internacional de Catalunya.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Mostrar comentarios

Códigos Descuento