Un grupo de especialistas, en su mayoría de Barcelona, están investigando el trasplante de pulmones biofabricados en humanos, algo que podría materializarse en un plazo mínimo de diez años y que daría solución a la previsible disminución de posibles donantes.
Así lo ha explicado hoy el catedrático de la Universidad de Barcelona Ramón Farré, quien ha sido invitado a Cáceres para compartir el enfoque experimental de su investigación con una sobre hipoxia
intermitente -déficit de oxígeno en la sangre- desarrollada por facultativos del Hospital San Pedro de Alcántara de esta última ciudad.
En rueda de prensa, Farré ha indicado que se trata de un proyecto que se encuentra en fase experimental, cuyos resultados no se obtendrán en
dos o tres años sino a largo plazo, y que ha despertado “un gran interés internacional por su potencialidad de aplicación en el futuro”.
En concreto, consiste en eliminar las células del pulmón sin perjudicar el “andamiaje” o estructura externa del mismo e incorporar nuevas células para su regeneración que en principio serían células
madre del propio paciente para evitar el rechazo.
El mayor envejecimiento de la población provocará un aumento del número de personas susceptibles de necesitar un trasplante pero a la vez habrá menos posibles donantes por el descenso del índice de
mortalidad debido a la mejora de las condiciones laborales y de tráfico, según ha explicado.
A ello se suma el hecho de las dificultades propias del trasplante pulmonar, con una tasa de supervivencia a cinco años del 50 por ciento, a consecuencia de las características de este órgano, particularmente sensible y de la incompatibilidad de los donantes, ha
agregado.
En este sentido, el trasplante de pulmones biofabricados constituye una “importante alternativa” que incluso, según el catedrático, podría
hacerse “a la carta” y regenerar tan solo la parte dañada del pulmón o realizar un trasplante unilateral.
Si bien parece un proyecto de “ciencia ficción”, lo cierto es que a nivel experimental se han conseguido “algunos pequeños éxitos” como la
supervivencia durante dos horas de una rata a la que se había practicado este tipo de trasplante, ha añadido.
Por el momento, se están realizando pruebas clínicas en roedores y también con pulmones humanos descelularizados, pero habrá que esperar
un período mínimo de diez años para que este tratamiento pueda llevarse a cabo con éxito en las personas.
El proceso atraviesa dos fases: una primera de descelularización sin dañar la matriz celular, que equivale al “andamio” o estructura externa del pulmón; y una segunda de recelularización de todas las
partes del sistema, entre ellas los bronquios o alveolos.
Farré ha destacado que hay “muchas expectativas científicas” creadas en torno a esta investigación pero que “queda mucho trabajo por hacer” ya que el pulmón tiene “una estructura particularmente complicada y
además microscópica”.
En: Noticias 
Orlando, G., Baptista, P., Birchall, M., De Coppi, P., Farney, A., Guimaraes-Souza, N. K., Opara, E., Rogers, J., Seliktar, D., Shapira-Schweitzer, K., Stratta, R. J., Atala, A., Wood, K. J. and Soker, S. (2011), Regenerative medicine as applied to solid organ transplantation: current status and future challenges. Transplant International, 24: 223–232. doi: 10.1111/j.1432-2277.2010.01182.x
Transplant InternationalSummary
In the last two decades, regenerative medicine has shown the potential for “bench-to-bedside” translational research in specific clinical settings. Progress made in cell and stem cell biology, material sciences and tissue engineering enabled researchers to develop cutting-edge technology which has lead to the creation of nonmodular tissue constructs such as skin, bladders, vessels and upper airways. In all cases, autologous cells were seeded on either artificial or natural supporting scaffolds. However, such constructs were implanted without the reconstruction of the vascular supply, and the nutrients and oxygen were supplied by diffusion from adjacent tissues. Engineering of modular organs (namely, organs organized in functioning units referred to as modules and requiring the reconstruction of the vascular supply) is more complex and challenging. Models of functioning hearts and livers have been engineered using “natural tissue” scaffolds and efforts are underway to produce kidneys, pancreata and small intestine. Creation of custom-made bioengineered organs, where the cellular component is exquisitely autologous and have an internal vascular network, will theoretically overcome the two major hurdles in transplantation, namely the shortage of organs and the toxicity deriving from lifelong immunosuppression. This review describes recent advances in the engineering of several key tissues and organs.
Introduction
1. Top of page
2. Abstract
3. Introduction
4. Heart
5. Liver
6. Kidney
7. Pancreas
8. Airways
9. Digestive tract
10. Corneas
11. Immunology
12. Final remarks
13. Funding
14. References
Baiguera, S., Jungebluth, P., Mazzanti, B. and Macchiarini, P. (2012), Mesenchymal stromal cells for tissue-engineered tissue and organ replacements. Transplant International, 25: 369–382. doi: 10.1111/j.1432-2277.2011.01426.x
Summary
Mesenchymal stromal cells (MSCs), a rare heterogeneous subset of pluripotent stromal cells that can be easily isolated from different adult tissues, in vitro expanded and differentiated into multiple lineages, are immune privileged and, more important, display immunomodulatory capacities. Because of this, they are the preferred cell source in tissue-engineered replacements, not only in autogeneic conditions, where they do not evoke any immune response, but especially in the setting of allogeneic organ and tissue replacements. However, more preclinical and clinical studies are requested to completely understand MSC’s immune biology and possible clinical applications. We herein review the immunogenicity and immunomodulatory properties of MSCs, their possible mechanisms and potential clinical use for tissue-engineered organ and tissue replacement.
Cuando un adulto pierde los folículos capilares y se queda calvo, ya no recupera el pelo perdido. La posibilidad de que vuelva a crecer una frondosa melena de forma natural es, prácticamente, un milagro. Quizás deje de serlo, con la ayuda de la bioingeniería. Un equipo de investigadores japoneses ha desarrollado una nueva técnica con células madre capaz de regenerar totalmente el pelo en ratones adultos. Los investigadores implantaron gérmenes de folículo piloso en cobayas de laboratorio completamente lampiñas y consiguieron que el pelaje y las vibrisas, los pelillos del bigote que utilizan muchos animales con un propósito sensorial, crecieran sanos y fuertes, como si siempre hubieran estado allí.
Los investigadores, dirigidos por Takashi Tsuji, profesor en la Universidad de la Ciencia en Tokio, reconstruyeron el pelo con células de piel embrionaria y células madre de vibrisa adulta respectivamente. Los folículos creados con bioingeniería desarrollaron las estructuras correctas y las conexiones adecuadas con los tejidos circundantes, como la piel, los músculos y las fibras nerviosas. Después, se desarrollaron con total normalidad, con las fases habituales de crecimiento, sin ninguna diferencia con el pelo natural. Los ratones desnudos recuperaron su pelo a mechones.
Para los científicos, el estudio puede dar esperanza a los que han perdido su cabello por sufrir lesiones o distintos tipos de alopecia. Además, creen que supone un avance sustancial en el desarrollo de la próxima generación de terapias regenerativas para reemplazar órganos dañados por enfermedades, lesiones o el envejecimiento.
Regenerative medicine repairs mice from top to toe
Three separate studies in mice show normal function can be restored to hair, eye and heart cells.
Leila Haghighat 18 April 2012
At the turn of the twentieth century, the promise of regenerating damaged tissue was so far-fetched that Thomas Hunt Morgan, despairing that his work on earthworms could ever be applied to humans, abandoned the field to study heredity instead. Though he won the Nobel Prize in 1933 for his work on the role of chromosomes in inheritance, if he lived today, the advances in regenerative medicine may have tempted him to reconsider.
Three studies published this week show that introducing new cells into mice can replace diseased cells — whether hair, eye or heart — and help to restore the normal function of those cells. These proof-of-principle studies now have researchers setting their sights on clinical trials to see if the procedures could work in humans.
Transplanting bioengineered stem cells into nude mice enabled them to grow hair.
Takashi Tsuji/Tokyo University of Science
“You can grow cells in a Petri dish, but that’s not regenerative medicine,” says Robin Ali, a geneticist at University College London, who led the eye study. “You have to think about the biology of repair in a living system.”
Sprouting hair
In work published in Nature Communications, Japanese researchers grew different types of hair on nude mice, using stem cells from normal mice and balding humans to recreate the follicles from which hair normally emerges1. Takashi Tsuji, a regenerative-medicine specialist at Tokyo University of Science who led the study, says that the technique holds promise for treating male pattern baldness.
The team used a specialized nylon sheath to guide the hair through the skin layers, enabling it to erupt from the skin of the mice in 94% of all grafts. The hairs took between 2 and 5 weeks to emerge, and behaved as normal: they underwent normal growth cycles and established connections to the muscles and nerves underneath the skin. The hairs also lifted up from the skin in response to acetylcholine, a neurotransmitter known to cause hairs to stand on end.
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Mayumi Ito, a dermatologist at New York University, says that this is the first report to reconstitute hair follicles using human cells. But for the technique to be effective, the researchers need to show that they can expand the number of hair follicles that they are able to grow.
Seeing at night
A second study using regenerative techniques helped to restore some vision to mice with congenital stationary night blindness, an inherited disease of the retina — the part of the eye that is sensitive to light 2. The research, published in Nature, could potentially be used for treating macular degeneration, which causes damage to the retina.
Ali and his colleagues transplanted precursor rod cells, which have a role in night-time vision, into the retinas of mice lacking α-transducin, a protein needed to see in dim light. Around 26,000 new rods were delivered into each eye, which normally contains 6 million rods. Only 10–15% of the rods integrated into the retina, but they still improved vision.
The researchers measured the effect of the transplant by placing the mice in front of a rotating grating of black and white lines and showing that they demonstrated more sensitivity to changing levels of contrast and spaces between the lines compared to blind mice that did not receive a transplant. The mice with transplanted rod cells also took less time to complete a water maze that used a visual cue to reveal the escape route.
Ali acknowledges that further animal studies are needed before beginning a clinical trial. He and his colleagues are now testing embryonic stem cells and other models of macular degeneration in which there is damage to the cones, another type of retinal cell.
Beating hearts
But stem-cell transplants aren’t always straightforward: if the cells fail to integrate into the desired tissue, they can form tumours instead. To avoid this problem, researchers have been trying to reprogram fully developed adult cells directly so that they form other cell types. Now, in a study published in Nature3, a team of researchers at the University of California, San Francisco (UCSF), has managed to achieve just that using cardiac fibroblasts.
Deepak Srivastava, director of the UCSF Gladstone Institute of Cardiovascular Disease, led a team in reprogramming cardiac fibroblasts into cardiomyocytes — the muscle cells of the heart that are permanently lost after a heart attack. The team used a retrovirus to deliver three transcription factors that induced the reprogramming in adult mice, and improved their cardiac function. This study follows on from work in 2003, when Srivastava and his colleagues discovered that a mutation in one of these transcription factors, GATA4, caused heart disease in several generations of a family under his care4. “What I do clinically, motivates me. Absolutely, every day,” he says.
Robert Lanza, a regenerative-medicine specialist at Advanced Cell Technologies, a biotechnology firm headquartered in Santa Monica, California, reiterates that regenerative medicine has come a long way since Morgan’s time, and is a field that holds much promise for the future. “These three papers are just the tip of the iceberg. By the time we grow old, doctors are going to look back and say, ‘Can you believe people used to go bald, go blind or even have their leg cut off from vascular disease?’ — and then the doctor will treat the problem with an injection of cells.”
Journal name:
Nature
DOI:
doi:10.1038/nature.2012.10472
References
Toyoshima, K. et al. Nature Commun. 3, 784 (2012).
ArticlePubMedShow context
Pearson, R. A. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature10997 (2012).
Show context
Qian, L. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature11044 (2012).
Show context
Garg, V. et al. Nature 424, 443–447 (2003).
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Mayumi Ito
Deepak Srivastava
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En: Noticias
Lo hicieron inyectando fotoreceptores, que son las células especializadas de la retina que recubren la superficie interior del ojo y se encargan de convertir la luz en impulsos nerviosos que son enviados al cerebro.
La pérdida de fotoreceptores es la principal causa de ceguera en muchas enfermedades oculares humanas, como la degeneración macular vinculada a la edad, la retinitis pigmentosa y la ceguera vinculada a diabetes.
Y los investigadores creen que este tipo de trasplante podría conducir a nuevos tratamientos que restauren la visión a millones de pacientes que sufren estos trastornos.
El estudio, llevado a cabo por científicos de la Universidad de Londres y el Consejo de Investigación Médica (MRC) del Reino Unido, aparece publicado en la revista Nature (doi:10.1038/nature10997).
Hay dos tipos de células fotoreceptoras, conos y bastones, y cada uno de éstos contribuye a utilizar la información que llega al ojo para convertirla en una representación visual, es decir, en la visión.
Se pensaba que una vez que se pierden los fotoreceptores ya no podían reemplazarse. Pero este estudio demuestra que sí es posible restaurar su función.
Información visual
Aunque se están llevando a cabo muchas investigaciones para encontrar formas de prevenir o retrasar la pérdida de fotoreceptores, el nuevo estudio está dirigido a ayudar a los pacientes que ya han perdido estas células.
Los científicos llevaron a cabo pruebas con ratones que tenían enfermedades oculares degenerativas similares a las que desarrollan los humanos debido a la pérdida de fotoreceptores funcionales.
En el estudio los científicos inyectaron directamente células fotoreceptoras de ratones jóvenes y sanos en las retinas de ratones adultos que carecían bastones funcionales.
Los fotoreceptores de bastón son particularmente importantes ya que permiten procesar la información visual en la oscuridad debido a su extrema sensibilidad incluso en los niveles más bajos de luz.
Después de un período de entre cuatro y seis semanas, los científicos observaron que las células trasplantadas -que eran inmaduras- comenzaron a funcionar casi tan bien como los fotoreceptores de bastón normales.
Y ya habían formado las conexiones que se necesitan para transmitir la información visual al cerebro.
Para comprobar su funcionalidad los investigadores probaron la vista de los ratones en un laberinto iluminado con luz tenue.
Observaron que los que habían recibido el trasplante de bastones pudieron utilizar una clave visual que se les presentó para encontrar rápidamente una plataforma escondida en el laberinto.
Los ratones que no habían sido tratados sólo pudieron encontrar la plataforma después de una extensa búsqueda en el laberinto.
El mismo equipo de científicos ya había demostrado en otro estudio que es posible trasplantar fotoreceptores en retinas de ratones adultos siempre y cuando las células se originaran de animales recién nacidos cuyas retinas todavía no estaban totalmente formadas.
Nuevas terapias
En la nueva investigación lograron perfeccionar el procedimiento e incrementar el número de células trasplantadas en el receptor mejorando la probabilidad de restaurar la vista.
También se han llevado a cabo otros estudios para trasplantar células madre en la retina con la esperanza de restaurar los fotoreceptores.
Pero hasta ahora no se ha tenido éxito con estas investigaciones porque las células no han logrado desarrollarse normalmente.
Si se confirman los resultados de la nueva investigación esto podría conducir a tratamientos para millones de personas afectadas con trastornos oculares degenerativos.
“Demostramos por primera vez que las células fotoreceptoras trasplantadas pueden integrarse exitosamente con el circuito retinal existente y mejorar realmente la visión” afirma el profesor Robin Ali, quien dirigió el estudio.
“Esperamos poder replicar pronto este éxito con fotoreceptores derivados de células madre embrionarias y eventualmente llevar a cabo ensayos en humanos”.
“Aunque tenemos que dar varios pasos más antes de que esta técnica esté disponible a los pacientes, la misma podría eventualmente conducir a tratamientos para millones de personas que han perdido la vista debido a enfermedades oculares degenerativas” agrega el científico.
En mayo pasado científicos en Estados Unidos llevaron a cabo un trasplante de células madre embrionarias en la retina en dos mujeres que sufrían enfermedades oculares degenerativas.
Ambas mujeres, declaradas legalmente ciegas, informaron de mejoras en la visión.
El trasplante, sin embargo, involucró a células del epitelio pigmentario retinal, las células de la capa exterior de la retina.
Y aunque se demostró que la técnica era segura, todavía no se logra comprobar que es realmente efectiva en la curación de ciertas formas de ceguera debido a enfermedades degenerativas.
abril 20/2012 (Diario salud)
Específicamente los investigadores esperan que la técnica algún día pueda convertirse en un tratamiento para lesiones de la médula espinal.
La estructura biológica puede “guiar” a grupos de nervios a través de su panal de celdillas estimulando eventualmente la reparación del nervio roto.
Regeneración de nervios
Actualmente las personas que sufren una lesión traumática severa en un nervio, por ejemplo, en un accidente automovilístico, experimentan la pérdida devastadora de sensación y/o movimiento en la extremidad afectada.
La reparación de estos nervios puede ser un desafío para los especialistas.
La estrategia convencional que se utiliza actualmente es, si es posible, someter al paciente a una cirugía para suturar el nervio o realizar un injerto para unir las dos terminaciones nerviosas.
Esta cirugía reconstructiva, sin embargo, no siempre resulta en la completa recuperación del paciente.
Ahora la nueva investigación, llevada a cabo por científicos de la Universidad de Sheffield, Inglaterra y el Laser Zentrum en Hannover, Alemania, parece haber encontrado otra solución.
“Nosotros diseñamos un implante de andamio que puede servir como un puente en el sitio del nervio lesionado y, con una variedad de señales físicas y químicas, estimular su regeneración”
Prof. John Haycock
“Cuando los nervios de los brazos o piernas resultan lesionados pueden volver a crecer, pero esto no ocurre con los nervios de la médula espinal”, explica John Haycock, profesor de bioingeniería de la Universidad de Sheffield.
“Nosotros diseñamos un implante de andamio que puede servir como un puente en el sitio del nervio lesionado y, con una variedad de señales físicas y químicas, estimular su regeneración”, agrega.
El doctor Frederick Claeyssens, quien dirigió la investigación, explica a la BBC que el andamio “es muy similar a la estructura que poseen los nervios”.
“El nervio tiene pequeñas regiones de ‘cables’ que van de un extremo a otro. Y tienen una enorme cantidad de pequeños cables dentro del cable más grande”.
“Esto es lo que tratamos de reproducir con este tipo de andamio”.
“Utilizando nuestra nueva técnica podemos hacer un conducto con filamentos individuales para que las fibras nerviosas puedan formar una estructura similar a la que tiene un nervio que no está dañado”, agrega el científico.
La estructura está hecha con un polímero sintético biodegradable formado por un poliácido láctico y está diseñada para estimular a los nervios dañados a que se regenerar a través de varios pequeños canales.
Una vez que el nervio se repara, la estructura se biodegrada de forma natural.
En el laboratorio los investigadores lograron regenerar células nerviosas dentro de los canales del andamio y ahora están probando el método en ratones para ver si puede reparar exitosamente el daño.
Si los resultados son positivos esperan comenzar ensayos clínicos humanos.
Los científicos esperan que este enfoque incremente significativamente las probabilidades de recuperación de una variedad de lesiones de nervios periféricos.
“Si tenemos éxito podemos anticipar que estos andamios no sólo serán aplicables a las lesiones de nervios periféricos, también podrían ser utilizados para otros tipos de nervios dañados”, afirma el doctor Claeyssens.
“Esta tecnología puede significar una enorme diferencia para los pacientes que sufrieron daños severos en los nervios”.
Esta técnica tiene una variedad de aplicaciones dentro de la medicina regenerativa.
Por ejemplo, estos andamios biológicos ya se están utilizando en la regeneración de nuevos órganos.
Se ha demostrado que recubriendo las estructuras con células madre se pueden crear órganos humanos completos, como tráqueas y vejigas.
La investigación fue financiada por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido
Dormancy in the stem cell niche
Roberta Sottocornola and Cristina Lo Celso*
*
* Corresponding author: Cristina Lo Celso c.lo-celso@imperial.ac.uk
Author Affiliations
Department of Life Sciences, Division of Cell and Molecular Biology, Imperial College London, Sir Alexander Fleming Building, South Kensington Campus, London, SW7 2AZ, UK
For all author emails, please log on.
Stem Cell Research & Therapy 2012, 3:10 doi:10.1186/scrt101
The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://stemcellres.com/content/3/2/10
