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PUBLICADO EN 'NATURE COMMUNICATIONS'

Crean segmentos funcionales de intestino delgado derivados de células madre pluripotentes

JANO.es · 11 octubre 2017 17:14

La tecnología empleada permite a estas pequeñas unidades de tejido formar injertos de mayor escala susceptibles de utilizarse como órganos de reemplazo.

Utilizando células madre pluripotentes inducidas por el hombre (iPSCs), un equipo de investigación del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos, ha obtenido segmentos funcionales de intestino delgado que, cuando se implantan en ratas, son capaces de suministrar nutrientes al torrente sanguíneo, como se detalla en un artículo sobre el trabajo que se publica en Nature Communications.

"En este estudio hemos sido capaces de salvar la brecha entre la diferenciación de células individuales --dirigir las células madre para que se conviertan en un tipo específico de células-- y la generación de tejido que muestra un mayor nivel de función --en este caso la perfusión vascular y la absorción de nutrientes", dice el autor principal del informe, Harald Ott, del Departamento de la Cirugía y del Centro para la Medicina Regenerativa de MGH.

"Aunque estudios anteriores han informado sobre la diferenciación exitosa de organoides --pequeñas unidades de tejido milimétricas-- de iPSCs, describimos una tecnología que permite a estas pequeñas unidades de tejido formar injertos de mayor escala que algún día podrían utilizarse como órganos de reemplazo implantados".

Varias enfermedades gastrointestinales graves, como la enfermedad de Crohn, pueden conducir a la eliminación de todo o parte del intestino delgado, lo que lleva a una enfermedad llamada síndrome del intestino corto. Aunque a veces puede ser tratado con dietas especiales, muchos pacientes necesitan confiar en la nutrición intravenosa.

El trasplante de intestino delgado es una opción factible de tratamiento, `pero su disponibilidad es muy limitada debido a la escasez de órganos. Al igual que con los estudios previos del equipo de Ott, éste utiliza un procedimiento que desarrolló en 2008 para extraer las células vivas de un órgano donante con una solución detergente y luego repoblar el resto del armazón de la matriz extracelular con tipos de células apropiadas para órganos.

Su equipo ha descelularizado los riñones, pulmones y corazones de animales y generado riñones y pulmones de rata funcionales, además de que el año pasado regeneró músculo cardiaco funcional en corazones humanos descelularizados. En este estudio, el equipo de MGH empleó el mismo enfoque para descelularizar segmentos de 4 centímetros de intestino delgado de rata y confirmó la aplicabilidad del procedimiento a animales más grandes en segmentos de intestino de cerdo.

Mientras que el intestino delgado descelularizado proporciona el armazón estructural para el tejido complejo del revestimiento interior y los canales vasculares, la repoblación del armazón requiere el suministro, el injerto y la maduración de dos tipos de células --células epiteliales para el revestimiento intestinal y células endoteliales para los vasos sanguíneos-- en los lugares adecuados.

Maduración continua del tejido

La generación de tejido epitelial comenzó con las iPSCs humanas que se diferenciaron en células precursoras intestinales y luego se sembraron en el interior de los segmentos descelularizados, que luego se cultivaron. Dos semanas más tarde, después de la formación de la capa epitelial, se sembraron las células endoteliales humanas en los canales vasculares; y se colocaron los segmentos en un sistema de biorreactor de perfusión para maduración adicional.

Varios días más tarde, los ensayos in vitro de los segmentos confirmaron el paso de la sangre a través de la vasculatura repoblada y mostraron que el tejido intestinal reconstituido podía transferir glucosa y ácidos grasos desde el interior de los segmentos hacia los vasos sanguíneos. Las células epiteliales repobladas que cubrían los segmentos tenían la misma estructura polarizada --con las proteínas que recubren membranas celulares en el interior de los segmentos que difieren de las de la base de las células-- observada en el epitelio intestinal natural.

Algunos de los segmentos se suturaron a las arterias carótidas y venas yugulares de ratas inmunodeficientes. La vasculatura de los segmentos se perfundió inmediatamente con sangre, y cuatro semanas más tarde inyecciones de glucosa o ácidos grasos en los segmentos llevó a un aumento de los niveles en la sangre de los animales, confirmando la absorción de los nutrientes. Además, los tipos específicos de células que normalmente se encuentran en el revestimiento intestinal que no habían aparecido mientras se cultivó el segmento, surgieron tras la implantación en los animales vivos, lo que implica una maduración continua del tejido.

"Nuestros experimentos in vivo demostraron que las iPSC humanas diferenciadas hacia un destino intestinal pueden ensamblarse en un injerto intestinal con un alto nivel de organización y conectarse a la vasculatura del receptor para permitir la absorción de nutrientes después del trasplante", afirma Ott, profesor asociado de Cirugía en la Escuela de Medicina de Harvard. "Los próximos pasos serán madurar estos injertos y aumentar el constructo a un tamaño humano", adelanta.

 

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