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domingo, 26 de marzo de 2017

Bioingeniería en el corazón de Popeye

Recuerden a Popeye engullendo espinacas como un tragaldabas. Eso le mantenía a él fuerte y a Brutus sin pasarse de la raya. De lo que luego hiciera Popeye con su novia Oliva Oil, no sabemos nada. Pero ahora parece demostrarse que, ayudada por una involuntaria dosis de EPO, la potencia muscular del marinero le venía precisamente de su avidez por las espinacas enlatadas.
En un estudio, publicado el mes pasado en la revista Biomaterials, que lleva el significativo título de Cruce de Reinos: Usando plantas descelularizadas como andamios en ingeniería de tejidos vasculares, un grupo de investigación médica de diferentes organismos estadounidenses ofrece una nueva forma de hacer crecer un sistema vascular, lo que hasta el momento parecía ser un obstáculo insalvable para la ingeniería de tejidos. Si quieren ver un vídeo con el proceso, pulsen este enlace.
Los científicos ya han creado tejidos humanos a gran escala en un laboratorio utilizando métodos como la impresión 3D, pero resultaba prácticamente imposible cultivar los vasos sanguíneos pequeños y delicados de la red vascular que son vitales para la salud de los tejidos. Sin esa minúscula red irrigadora, los tejidos mueren. ¿Por qué no utilizar la red ramificada de túbulos que suministra agua y nutrientes a las células de una hoja? El trabajo de bioingeniería consistiría en modificar una hoja en el laboratorio para eliminar sus células vegetales, dejando únicamente los conductos, que están hechos de celulosa.
La celulosa es biocompatible y se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones en medicina regenerativa de tejidos cartilaginoso y óseo, y en la cicatrización de heridas. Manos a la obra. El equipo utilizó hojas de espinaca para probar el uso del sistema conductor de las hojas (esas nerviaciones que cualquier puede observar en cualquier hoja lo suficientemente ancha) como si se tratara de un sistema vascular animal. Dicho de forma muy simplificada: si las “cañerías” de una planta son capaces de permitir la circulación de fluidos en su interior, ¿por qué no habrían de servir para que circularan fluidos sanguíneos animales?
Lo que hicieron fue eliminar las células de las hojas (“descelularizar” es la palabreja, pero no la busquen en el DRAE) para dejar solamente los tejidos conductores. Imagínense un edificio del que elimino todo lo accesorio excepto las tuberías. Obtengo un andamiaje equivalente a la nerviación de las hojas. Por esas cañerías no solo podrán circular las aguas limpias y negras, también cualquier otro líquido. Naturalmente, si queremos hacer circular algún fluido, algo tendrá que impulsarlo. En un edificio sería la fuerza gravitacional del agua ayudada por una bomba impulsora. En las plantas, la fuerza impulsora la suministra la diferencia de presión entre una y otras partes de sus órganos. En los vertebrados, sobra decirlo, es el corazón.
En el miocardio o músculo cardíaco hay unas células especializadas, los cardiomiocitos, capaces de contraerse de forma espontánea e individual mediante cambios en la concentración de calcio intracelular. A lo que, una vez descelularizadas las hojas, se enfrentaban los investigadores era a comprobar si los cardiomiocitos serían capaces de funcionar dentro del sistema vascular de la planta. Una vez que comprobaron que el nuevo andamiaje era capaz de transportar micropartículas una vez sometido a micropresiones, vino el segundo paso: implantar los cardiomiocitos que habrían de servir de “bombas” impulsoras del nuevo “corazón”.
Izquierda: Hoja descelularizada de espinaca antes de agregar el colorante para probar su capacidad de canalizar la sangre. Derecha: Hoja de espinaca después de demostrar que el colorante rojo podría ser bombeado a través de sus nerviaciones. Foto cortesía del Worcester Polytechnic Institute.
Lo primero que hicieron fue revestir el interior del andamiaje con células endoteliales animales, las mismas que revisten arterias y venas. Una vez revestidos los conductos, el exterior de fue tapizado con células madre mesenquimáticas y con cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes de origen humano. Al cabo de 21 días, los cardiomiocitos empezaron a funcionar: su bomba interna de calcio entró en acción y empezó la actividad contráctil. Una vez que habían transformado la hoja de espinaca en una especie de mini corazón, el equipo envió fluidos y microesferas a través de sus venas para mostrar que las células sanguíneas pueden fluir a través de este sistema. Funcionó.
Los resultados demuestran el potencial de las plantas descelularizadas como andamiaje para la bioingeniería de tejidos, lo que en última instancia podría proporcionar una tecnología "verde" rentable para regenerar tejidos vasculares a gran escala. El objetivo final es poder reemplazar el tejido dañado en pacientes que han tenido ataques cardíacos o que han sufrido otros problemas cardíacos que impiden que sus corazones se contraigan.
Elzie Crisler Segar, el hombre que dibujó por primera vez a Popeye en 1929, se sentiría feliz al comprobar que las espinacas sirven para algo más que para aporrear a Brutus …o, quizás, para mantener satisfecha a esa eterna soltera que fue la señorita Oil. ©Manuel Peinado Lorca