Por Anne Trafton
Más de 10 000 estadounidenses que padecen enfermedad hepática crónica están en lista de espera para un trasplante de hígado, pero no hay suficientes órganos donados para todos esos pacientes. Además, muchas personas con insuficiencia hepática no son candidatas a un trasplante si su estado de salud no les permite someterse a la cirugía.
Para ayudar a esos pacientes, ingenieros del MIT han desarrollado «mini hígados» que podrían inyectarse en el cuerpo y asumir las funciones del hígado dañado.
En un nuevo estudio realizado en ratones, los investigadores demostraron que estas células hepáticas inyectadas podían permanecer viables en el organismo durante al menos dos meses y que eran capaces de generar muchas de las enzimas y otras proteínas que produce el hígado.
Sangeeta Bhatia, profesora John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología, e Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT, y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas (IMES) del MIT, es la autora principal del nuevo estudio, que se publica hoy en la revista Cell Biomaterials, Vardhman Kumar, investigador postdoctoral del MIT, es el autor principal del artículo.
Restauración de la función hepática
El hígado humano interviene en aproximadamente 500 funciones esenciales, entre ellas la regulación de la coagulación sanguínea, la eliminación de bacterias del torrente sanguíneo y el metabolismo de los fármacos. La mayoría de estas funciones las realizan células llamadas hepatocitos.
Durante la última década, el laboratorio de Bhatia ha estado trabajando en métodos para restaurar la función de los hepatocitos sin necesidad de un trasplante quirúrgico de hígado. Un posible enfoque consiste en incorporar hepatocitos en un biomaterial como un hidrogel, pero estos geles también requieren un implante quirúrgico.
Otra opción es inyectar hepatocitos en el cuerpo, lo que elimina la necesidad de cirugía. En este estudio, el laboratorio de Bhatia buscó mejorar esta estrategia proporcionando un nicho artificial que pudiera aumentar la supervivencia de las células y facilitar la monitorización no invasiva de la salud del injerto.
Un grupo de esferas se mueve hacia la derecha a medida que se añaden esferas a través de inyectores en la parte inferior.
Los investigadores utilizaron un dispositivo microfluídico para generar microesferas de hidrogel de forma y tamaño uniformes. Estas esferas se mezclan con hepatocitos y se inyectan en el cuerpo, donde forman mini hígados estables.
Para lograrlo, los investigadores idearon la estrategia de inyectar células junto con microesferas de hidrogel que las ayudarían a mantenerse unidas y a formar conexiones con los vasos sanguíneos cercanos. Estas esferas poseen propiedades especiales que les permiten comportarse como un líquido cuando están muy juntas, por lo que pueden inyectarse con una jeringa y, una vez dentro del cuerpo, recuperan su estructura sólida.
En los últimos años, los investigadores han explorado el uso de microesferas de hidrogel para promover la cicatrización de heridas, ya que ayudan a las células a migrar hacia los espacios entre las esferas y a generar tejido nuevo. En el nuevo estudio, el equipo del MIT las adaptó para ayudar a los hepatocitos a formar un injerto de tejido estable tras la inyección.
La mezcla inyectada también incluye células fibroblastos, células de soporte que ayudan a los hepatocitos a sobrevivir y promueven el crecimiento de vasos sanguíneos en el tejido.
En colaboración con Nicole Henning, especialista en investigación de ultrasonido del Instituto Koch, los investigadores desarrollaron un método para inyectar la mezcla de células mediante una jeringa guiada por ultrasonido. Tras la inyección, también pueden utilizar el ultrasonido para monitorizar la estabilidad a largo plazo del implante.
En este estudio, los mini hígados se inyectaron en el tejido adiposo del abdomen. En el futuro, se podrían implantar injertos similares en otras partes del cuerpo, como el bazo o cerca de los riñones. Siempre que dispongan de suficiente espacio y acceso a los vasos sanguíneos, los hepatocitos inyectados pueden funcionar de forma similar a los hepatocitos del hígado.
Una alternativa al trasplante
En pruebas realizadas en ratones, los investigadores inyectaron la mezcla de células hepáticas y microesferas en una zona de tejido graso conocida como tejido adiposo perigonadal. Una vez localizadas en el organismo, las células forman una estructura estable y compacta. Con el tiempo, comienzan a crecer vasos sanguíneos en la zona del injerto, lo que ayuda a que los hepatocitos inyectados se mantengan sanos.
Tras la inyección, las células permanecieron viables y capaces de secretar proteínas especializadas en la circulación del huésped durante ocho semanas, la duración del estudio. Esto sugiere que la terapia podría funcionar como un tratamiento a largo plazo para la enfermedad hepática, según afirman los investigadores.
Con la versión actual de esta tecnología, es probable que los pacientes necesiten tomar fármacos inmunosupresores, pero los investigadores están explorando la posibilidad de desarrollar hepatocitos «sigilosos» que puedan evadir el sistema inmunitario, o utilizar las microesferas de hidrogel para administrar inmunosupresores localmente.
