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La ingeniería tisular ha emergido en la intersección de numerosas disciplinas para satisfacer una necesidad clínica global de tecnologías que promuevan la regeneración de tejidos y órganos vivos funcionales. La complejidad de la mayoría de los tejidos y órganos, junto con factores de interferencia que podrían asociarse con la lesión o enfermedad que subyace a la necesidad de reparación, supone un reto para las aproximaciones de la ingeniería tradicional.
Una vez introducido el contexto, Anthony Atala, del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, en Carolina del Norte, y F. Kurtis Kasper y Antonios G. Mikos, ambos del Departamento de Bioingeniería de la Universidad Rice, en Houston, publican una revisión del estado de la ingeniería tisular en el último número de Science Translational Medicine.
«Para diseñar estas construcciones son necesarios biomateriales, células y otros factores, pero no todos los tejidos son creados de igual forma», han afirmado los autores del trabajo. Las estructuras planas (como es el caso de la piel y la córnea); las tubulares (la uretra); los órganos viscosos, con cavidades y no tubulares (la vagina), y los órganos complejos sólidos (hígado) presentan retos únicos.
En cuanto al primer nivel, el de las estructuras planas, las quemaduras grandes de tercer grado presentan un desafío clínico mayor para la reparación que las pequeñas y superficiales de espesor parcial, porque los vasos sanguíneos y elementos epiteliales regenerativos de la dermis se destruyen en las heridas que abarcan el grosor completo de la piel. Sin embargo, el éxito clínico y comercial se ha logrado con los enfoques de ingeniería de tejidos para la reparación funcional de la piel en varias aplicaciones.
Por el contrario, los resultados funcionales y cosméticos se pueden mejorar a través de los esfuerzos en marcha para reconstruir más completamente con estructuras de ingeniería tisular el estrato complejo; los elementos vasculares, linfáticos y nerviosos; el pigmento; los folículos pilosos y las glándulas secretoras de la piel natural. En el caso de la córnea, las aproximaciones de ingeniería tisular basada en biomateriales se han desarrollado y trasladado a la clínica para permitir la reparación corneal sin la necesidad de tejido donante humano.
La medicina regenerativa ha reproducido con éxito muchos tipos de estructuras tubulares, incluyendo uretra, tráquea y esófago en animales y humanos. En general, las estructuras tubulares consisten en dos tipos diferentes de células dispuestas como capas celulares. Los soportes descelularizados se han utilizado para crear tráqueas. En modelos animales los condrocitos autólogos cultivados a partir de biopsias de cartílago fueron «sembrados» en estructuras de colágeno biodegradables e implantados con éxito en las vías respiratorias superiores. Los condrocitos autólogamente derivados se han diferenciado a partir de células madre mesenquimales de médula ósea, y las células epiteliales se aislaron de una biopsia de mucosa bronquial. Las células se implantaron en la tráquea descelularizada del donante y se cultivaron en un biorreactor.
En las estructuras viscosas, Atala, Kasper y Mikos han repasado los avances en vejiga y vagina. La regeneración de tejido vesical en pacientes se ha logrado con células uroteliales autólogas derivadas y del músculo liso. En modelo de conejo se ha conseguido construir una vagina, y, como consecuencia, hay ensayos clínicos para regeneración vaginal en mujeres.
Por otro lado, varios órganos sólidos han sido descelularizados, seguidos de intentos de recelularización in vivo en modelos animales. Es el caso de órganos renales, hígado, tejido fálico y de células del islote pancreático. Por último, pero no menos importante, en un modelo de roedor, la arquitectura preservada de la matriz extracelular del corazón, incluyendo paredes, válvulas y vasos sanguíneos, se perfundió y se inyectaron células cardiacas neonatales.
noviembre 26/2012 (Diario Médico)
Anthony Atala, F. Kurtis Kasper, Antonios G. Mikos. Engineering Complex Tissues. Sci Transl Med 2012: DOI:10.1126/scitranslmed.3004890.
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