Los científicos pueden ahora desarrollar modelos tridimensionales de pulmones a partir de células madre, creando nuevas formas de estudiar las enfermedades respiratorias.
Investigadores de la Universidad de Michigan han trasplantado mini pulmones cultivados en laboratorio en ratones inmunosuprimidos donde las estructuras fueron capaces de sobrevivir, crecer y madurar.
«De muchas maneras, los mini pulmones trasplantados eran indistinguibles del tejido adulto humano», dice Jason Spence, Ph.D., autor del estudio principal, profesor asociado en el Departamento de Medicina Interna y el Departamento de Biología Celular y de Desarrollo en la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan .
Los hallazgos fueron publicados en la revista “eLife” y descritos por los autores como una nueva herramienta potencial para estudiar la enfermedad pulmonar.
Las enfermedades respiratorias representan casi 1 de cada 5 muertes en todo el mundo, y las tasas de supervivencia del cáncer de pulmón siguen siendo pobres a pesar de los numerosos avances terapéuticos durante los últimos 30 años. Los números destacan la necesidad de nuevos modelos fisiológicamente relevantes para la investigación pulmonar traslacional.
Los pulmones cultivados en laboratorio pueden ayudar porque proporcionan un modelo humano para detectar fármacos, comprender la función génica, generar tejido transplantado y estudiar enfermedades humanas complejas, como el asma.
Briana Dye, una estudiante de posgrado en el Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad de California, usó numerosas vías de señalización relacionadas con el crecimiento celular y la formación de órganos para inducir a las células madre – las células progenies del cuerpo – para producir unos pulmones en miniatura.
En un estudio previo de los investigadores se demostró que los mini pulmones cultivados en un placa de vidrio consistían en estructuras que ejemplificaban tanto las vías respiratorias que transportaban aire hacia dentro y fuera del cuerpo, conocidos como bronquios, y los pequeños sacos pulmonares llamados alvéolos, que son esenciales para el intercambio de gases durante la respiración.
Pero para mejorar la estructura inmadura y desorganizada creada, los investigadores intentaron trasplantar los pulmones en miniatura en ratones, que es un enfoque que ha sido ampliamente adoptado en el campo de células madre. Varias estrategias iniciales para trasplantar los mini pulmones en ratones no tuvieron éxito.
Trabajando con Lonnie Shea, Ph.D., profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Michigan, el equipo utilizó una especie de matriz-andamio biodegradable, que había sido desarrollada para el trasplante de tejido en animales, a fin de lograr el trasplante de los mini pulmones en los ratones con éxito.
El andamio proporciona una estructura rígida para ayudar a la vía aérea a alcanzar la madurez.
«En tan sólo ocho semanas, el tejido trasplantado resultante tenía estructuras sorprendentes de las vías respiratorias en forma de tubo similares a las vías respiratorias pulmonares de adultos», dice Dye.
Los investigadores caracterizaron a los mini pulmones trasplantados como tejidos bien desarrollados que poseían una capa epitelial altamente organizada que recubre los pulmones.
Un inconveniente fue que los tipos de células alveolares no crecieron en los trasplantes. Sin embargo, varios tipos de células pulmonares especializadas estaban presentes, incluyendo células productoras de moco, células multiciliadas y células madre encontradas en el pulmón adulto.
Materiales proporcionados por el Sistema de Salud de la Universidad de Michigan.
Trabajo original: Briana R Dye, Priya H Dedhia, Alyssa J Miller, Melinda S Nagy, Eric S White, Lonnie D Shea, Jason R Spence. A bioengineered niche promotes in vivo engraftment and maturation of pluripotent stem cell derived human lung organoids. eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554/eLife.19732
FUENTE: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/11/161108124025.htm
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