¿Cómo la hoja de una planta podría salvar vidas?
Los grandes avances en la medicina han aumentado ampliamente la esperanza de vida promedio de la población mundial. Pero sabemos que con la edad, los órganos tienden a fallar. Esto, sumado a enfermedades congénitas y degenerativas, genera una crisis de salud pública en la que la demanda de órganos para trasplante excede su disponibilidad. Por ende, es necesario el desarrollo de métodos alternativos para abordar este problema.
En la última década, científicos del campo de la medicina regenerativa e ingeniería de tejidos han dirigido sus esfuerzos hacia la fabricación de órganos, que sean funcionalmente aptos y puedan reemplazar los dañados. En este intento, uno de los mayores retos a los que se enfrentan los especialistas, para su aplicación clínica, es la falta de vascularización (formación de capilares y vasos sanguíneos en un tejido u órgano). La viabilidad de los órganos depende de este complejo proceso, ya que es fundamental para proveer a las células de nutrientes y oxígeno a través de la sangre. Es por ello que, científicos de Estados Unidos y Eslovenia, según una publicación reciente, decidieron emplear estructuras de redes vasculares que se encuentran en la naturaleza, creando un material de soporte en base de plantas que podría servir para regenerar grandes volúmenes de cualquier órgano o tejido vascularizado.
¿Por qué eligieron hojas de plantas?
A pesar de que las plantas pertenecen a un reino biológico distinto al de los humanos, su sistema vascular ramificado es sorprendentemente similar al nuestro. Además, la pared celular de las plantas está compuesta principalmente por celulosa. Este polisacárido es biocompatible con tejidos humanos y se ha demostrado anteriormente que promueve la cicatrización de heridas. Otros beneficios de usar plantas son su abundancia y su rápido crecimiento, lo cual las hacen un material de soporte sostenible de bajo costo.
¿Cómo se obtuvo el material de soporte a base de hojas de plantas?
El material de soporte se obtuvo mediante la decelularización. En este proceso se remueve todo el material celular de un tejido u órgano, obteniendo únicamente una estructura de matriz extracelular con una red vascular intacta. El equipo de investigación realizó exitosamente la decelularización de hojas de plantas como espinaca y perejil. El resultado fue la obtención de una estructura sin color pre-vascularizado derivado de plantas.
Figura 1. Lapso de tiempo de decelularización de la hoja de espinaca.
Y llegó el momento de la verdad
Una vez obtenido el soporte o estructura, se analizó la funcionalidad de sus circuitos vasculares. Para ello se hizo la perfusión (introducción de un líquido a través de redes vasculares) con una tinción. Adicionalmente, se rellenó la estructura decelularizado con células endoteliales o células madre humanas derivadas de cardiomiocitos (hPS-CM, por sus siglas en inglés) para medir la capacidad de las células de adherirse al soporte y mantener su funcionalidad. Fascinantemente, luego de 5 días de incubación, las hPS-CM empezaron a contraerse espontáneamente, y mantuvieron su funcionalidad por 21 días.
Figura 2. Hoja de espinaca decelularizada (A) antes y (B) luego de la perfusión.
El uso de estas estructuras a base de hojas de plantas podría ser una alternativa bastante beneficiosa en comparación con los métodos tradicionales. Usualmente, ante la falla de un órgano se opta por trasplante de órganos de donantes, o por decelularización de órganos de animales, los cuales son escasos y costosos a comparación de un material de soporte a base de plantas, el cual es menos costoso y más viable. Aunque aún se necesita más investigación para poder emplear este soporte en casos clínicos, este descubrimiento podría ser la solución a la escasez de órganos disponibles para trasplante y a la regeneración de cualquier órgano vascularizado.
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Referencias:
Gershlak, J. R., Hernandez, S., Fontana, G., Perreault, L. R., Hansen, K. J., Larson, S. A., & Rolle, M. W. (2017). Crossing kingdoms: Using decellularized plants as perfusable tissue engineering scaffolds. Biomaterials, 125, 13-22.
Figuras 1 y 2 adaptadas de Gershlak et al., 2017.