Llegan los pulmones artificiales

Dos estudios avanzan en la creación de órganos respiratorios para trasplantes e investigación científica

Dos estudios publicados hoy suponen un paso clave hacia un futuro en el que los pulmones para trasplantes e investigación científica se fabricarán en un laboratorio. Se trata de métodos aún experimentales y que tardarán décadas en hacerse realidad, pero si demuestran ser viables, podrán acabar con la enorme escasez de pulmones para trasplantes que hay en todo el mundo. También aportarían una nueva generación de órganos artificiales con los que probar la toxicidad de cualquier tipo de compuestos químicos, incluidos los nanomateriales que ya están llegando al mercado, y sin necesidad de usar animales de laboratorio.

El primer trabajo, publicado hoy en Science, ha logrado reconstruir un pulmón de rata que había sido previamente vaciado. La técnica, que ya se ha usado para reconstruir corazones, hígados y otros órganos, consiste en tomar un pulmón de rata adulta y usar detergentes especiales hasta retirar de él todas las células que lo componen. El resultado es un andamio de tejido conectivo blanquecino que tiene forma de pulmón, pero que ya no lo es, pues está vacío de venas, alveolos, ADN y cualquier otro rastro de la rata que donó el órgano.

Otro equipo crea un pulmón artificial del tamaño de una goma de borrar

Después se introduce ese esqueleto en un tanque que imita un útero y se le baña con células de ratas recién nacidas. También se le inyecta aire para que vaya recobrando la elasticidad característica que hace posible la respiración. En ocho días se retira el órgano del tanque y se trasplanta.

"Los pulmones todavía no son perfectos, pero hemos demostrado que funcionan", explica a Público Thomas Petersen, investigador de la Universidad de Yale (EEUU) y coautor del estudio. Tras el tratamiento, los pulmones recuperan los componentes que permiten la respiración. Una vez inyectadas, las células epiteliales reconstruyen los alveolos, sacos microscópicos en los que el oxígeno atraviesa el tejido y entra en el flujo sanguíneo. Otro tipo de células, las endoteliales, reconstruyen los vasos sanguíneos que envían el oxígeno al resto del cuerpo. Trasplantados en ratas receptoras, los órganos funcionaron correctamente durante dos horas. "En esta ocasión sólo queríamos probar que es posible usar esta técnica para reproducir el intercambio de gases que hace posible la respiración", explica Petersen, cuyo equipo ya prepara otros experimentos de mayor duración.

"Como sólo usamos la estructura y no el órgano en sí, creemos que también podrían usarse pulmones de cerdo o de chimpancé para futuros trasplantes en humanos", aventura Petersen. "Llegar a aplicar esto en una clínica podría llevar 20 años", advierte.

Podría reemplazar a los animales de laboratorio en toxicología

"Esta técnica puede convertirse en una solución definitiva, porque permite hacer órganos a la carta para cada receptor", explica Rafael Matesanz, coordinador de la Organización Nacional de Trasplantes (ONT). Usar los andamiajes de órganos donados permite rellenarlos con células del propio paciente, evitando, en teoría, el rechazo. En España, además, permitiría aprovechar el 80% de los pulmones que se donan y que no pueden trasplantarse, pues su estado no es óptimo. La ONT ya colabora en un proyecto similar que usa corazones donados para fabricar otros nuevos a partir de sus andamiajes.

Ensayo en España
"Estoy convencido de que reparar o crear nuevos órganos de esta forma será la principal vía de abastecimiento para trasplantes en el futuro", asegura Andrés Varela, jefe de cirugía torácica del hospital Puerta de Hierro de Madrid, uno de los siete centros es-pañoles donde se hacen injertos de pulmón. Varela quiere comenzar un ensayo en el que los pulmones de los donantes se tratarán con células madre de los receptores para evitar el rechazo.

La técnica permitiría trasplantes de monos a humanos

El segundo estudio, también publicado en Science, allana el camino hacia órganos artificiales con los que probar la toxicidad de nanomateriales usados en pinturas, aislantes y otros productos. Se trata de un minipulmón construido sobre una plataforma transparente del tamaño de una goma de borrar.

Este chip lleva en su interior una lámina de tejido con células epiteliales y endoteliales humanas, iguales a las que existen dentro de los alveolos. La capa de tejido es elástica para adaptarse al ritmo respiratorio y deja entrar oxígeno y otras partículas hasta los vasos sanguíneos. Aún no es capaz de realizar el proceso completo de respiración, pero sí simular la entrada de aire en los pulmones. Esto ha permitido, por ejemplo, demostrar la toxicidad de nanopartículas de silicio que se usan en pinturas anticorrosivas.

Un robot científico
Expertos de EEUU logran reconstruir un pulmón de rata funcional

El chip podría convertirse en la nueva rata de laboratorio. Mientras los ensayos toxicológicos o farmacológicos con animales pueden llegar a costar más de un millón de euros, el chip cuesta menos de diez céntimos y el equipamiento necesario para usarlo, unos 1.500 euros, según señalan sus creadores.

"Aún es pronto para predecir el futuro de estas aplicaciones", advierte Dan Huh, investigador de la Universidad de Harvard (EEUU) y uno de los creadores del ingenio. "Esta nueva tecnología podría permitirnos conectar varios de estos órganos artificiales para crear un sistema circulatorio con el que hacer ensayos biológicos sobre la respuesta del cuerpo a medicamentos y toxinas, sin la necesidad de realizar largos y costosos ensayos con animales", concluye.

Corazones, hígados, vejigas y penes
La pionera. Corazón

En 2008, la investigadora de la Universidad de Minnesota (EEUU) Doris Taylor dio un paso clave hacia el futuro de la medicina regenerativa. Vació un corazón de rata usando detergentes hasta conseguir una estructura sin células. Después lo sembró con células cardiacas de rata recién nacida. Poco después, el primer corazón bioartificial daba sus primeros latidos. El equipo quiere usar esta técnica para recubrir corazones humanos donados con células madre del paciente receptor, lo que evitaría el rechazo del órgano.

Colaboración española. Humanos

Taylor ha colaborado con expertos del hospital Gregorio Marañón de Madrid, que en mayo lograron vaciar un corazón humano para obtener su andamiaje. Ahora, el equipo trabaja en recubrir esa estructura con células madre para crear el primer corazón humano bioartificial.

Hígado. Igual que el natural

El 13 de junio, un equipo del hospital General de Massachusetts (EEUU) usó la técnica del vaciado celular para crear un hígado funcional en ratas. Tras el vaciado y la recelularización, el órgano fue trasplantado a animales receptores. Su funcionamiento era equiparable al de hígados normales.

La alternativa. Moldes

El investigador Anthony Atala, del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa (EEUU), tiene su propia receta para fabricar tejidos y órganos. En lugar de usar andamiajes obtenidos de órganos naturales, usa moldes que recubre con células madre. Su técnica ha permitido crear vejigas funcionales en perros así como regenerar penes de conejo y permitir a los animales reproducirse sin problemas.