Un laboratorio está cada vez más cerca de crear pulmones para transplantes en humanos

Durante los últimos seis años la bioingeniera Joan Nichols y sus colegas del Laboratorio de Pulmones de la Universidad de Texas-Rama Médica (UTMB) se han turnado para vigilar en la madrugada que sus creaciones evolucionen favorablemente. Verifican que no haya pérdidas en los biorreactores que albergan los órganos en crecimiento; que el líquido enriquecido con células humanas del que se alimentan, como las plantas de un fertilizante, fluya; que los fragmentos de tejido que se desarrollan no se pudran por la contaminación que pueden causar las mismas condiciones que necesitan para crecer: calor y humedad.

En 2014, el equipo que Nichols co-dirige con el anestesiólogo pediátrico Joaquín Cortiella fue el primero en crear un pulmón humano. Al año siguiente los investigadores crearon un pulmón porcino y lo implantaron en un cerdo, también de manera pionera y exitosa. Desde entonces otros tres pulmones porcinos se crearon en el laboratorio ubicado en Galveston y se implantaron en otros tres puercos, ninguno de los cuales necesitó medicación para controlar el rechazo, pues los órganos se habían creado con sus células.

En los biorreactores construidos por los investigadores, la estructura vaciada de células y sangre se usa para construir un pulmón artificial a medida. (Joan Nichols/UTMB)

En los biorreactores construidos por los investigadores, la estructura vaciada de células y sangre se usa para construir un pulmón artificial a medida. (Joan Nichols/UTMB)

Esa es la gran promesa que sostiene la tarea de Nichols y su equipo, que acaban de publicar los casos de los transplantes porcinos en Science Translational Medicine: crear órganos a medida, a partir de las células del animal que lo va a recibir. Un animal que, se espera, sea pronto el ser humano.

Nada que se hubieran imaginado cuando Cortiella y Nichols se conocieron. Los presentaron durante un almuerzo en la cafetería de UTMB; se llevaron bien y comenzaron a hablar de la posibilidad de crear órganos, tema que los apasionaba desde sus distintas perspectivas. De sobremesa tomaron una servilleta y la llenaron de anotaciones sobre los procedimientos básicos que harían. Todavía conservan esa hoja de ruta informal.

Uno de los avances científicos potencialmente más transformadores de la historia humana comenzó con apuntes en una servilleta. (Joan Nichols/UTMB)

Uno de los avances científicos potencialmente más transformadores de la historia humana comenzó con apuntes en una servilleta. (Joan Nichols/UTMB)

El procedimiento comienza con una suerte de armazón: el andamiaje que se obtiene luego de tomar un pulmón de cerdo al que se sumerge en una mezcla de azúcar y detergente para quitarle la sangre y las células de su propietario original. Queda una estructura dura y flexible de colágeno y elastina, a lo que Nichols llamó en una nota con Wired “el esqueleto del órgano”.

Cada esqueleto va dentro de un biorreactor, que el equipo de Nichols creó desde cero, a partir de materiales sencillos, comprados en un almacén de productos para la construcción y el hogar. “Permite que le demos al órgano los factores de desarrollo, los medios, la estimulación mecánica“, describió Cortiella a la publicación de cultura tecnológica.

Joan Nichols y Joaquín Cortiella esperan que haya transplantes de pulmones artificiales a humanos en el curso de la década. (UTMB)

Joan Nichols y Joaquín Cortiella esperan que haya transplantes de pulmones artificiales a humanos en el curso de la década. (UTMB)

Como una placenta artificial, el biorreactor nutre durante 30 días al pulmón en construcción. El tiempo excede el que se había usado anteriormente, una decisión que el equipo tomó a conciencia. Los anteriores pulmones de laboratorio habían fracasado por la falta de desarrollo de vasos sanguíneos, lo cual hacía que los animales que recibían esos órganos en transplante murieran en cuestión de horas debido a la acumulación de fluidos.

La vascularización más rica de los pulmones de Nichols y Cortiella permitió que los cerdos transplantados vivieran sin problemas —ni de rechazo, ni respiratorios— hasta que se les aplicaba la eutanasia para evaluar la evolución de los órganos posterior a la cirugía, ver cómo se habían desarrollaron dentro de cada animal.

Cuando comienza el proceso, ya desprovistos de las células originales, los esqueletos de colágeno y elastina que crearán los órganos son de un color blancuzco. (UTMB)

Cuando comienza el proceso, ya desprovistos de las células originales, los esqueletos de colágeno y elastina que crearán los órganos son de un color blancuzco. (UTMB)

Así un cerdo murió 10 horas después de haber sido transplantado, otro dos semanas después, otro un mes después y otro dos meses después. Dados los resultados, los próximos experimentos incluirán cerdos transplantados que se deje vivir un año o más. Y luego se probará un transplante total, para ver hasta qué punto el órgano creado lleva el oxígeno igual que el natural. Hasta ahora, dado que siempre se dejó a los cerdos un pulmón original, es difícil establecer en qué medida cada uno de los órganos ejecutó las funciones de respiración.

Y, si todo sale bien, la expectativa de Nichols y Cortiella es que en el plazo de una década se puedan iniciar los transplantes de pulmones hechos en laboratorio a humanos.

Por medio de una cánula que inserta aire se mide la flexibilidad del tejido pulmonar creado en el laboratorio. (Joan Nichols/UTMB)

Por medio de una cánula que inserta aire se mide la flexibilidad del tejido pulmonar creado en el laboratorio. (Joan Nichols/UTMB)

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