TEJIDO CARDÍACO A PARTIR DE HOJAS DE ESPINACAS
¡Buenas! En marzo de este año salió la noticia de que
científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y de la Universidad de el
Estado de Arkansas, junto con el Instituto Politécnico de Worcester, Massachusetts,
en Estados Unidos, generaron tejido cardíaco a partir de hojas de espinacas. La
misma verdura que solemos odiar de niños (y algunos adultos) puede que nos
salve en un futuro.
¿Por qué utilizaron
espinacas?
Uno de los objetivos principales de la investigación era
obtener una red vascular, es decir, el conjunto de capilares, venas y arterias
que se encuentra por todo el cuerpo, pasando por los órganos, y permiten el
flujo de sangre transportando oxígeno, nutrientes y productos de desecho. Estos
vasos sanguíneos son difíciles de obtener de forma artificial. Pues bien, las
plantas también presentan una red vascular interior con la misma finalidad y
además, es estructuralmente similar a la de los animales. Por ello, quisieron
aprovecharse de esto para crear tejido animal.
Las paredes de las células vegetales están compuestas por
una gran variedad de polisacáridos, entre los que destacan la pectina, la
hemicelulosa y la celulosa. Esta última resulta ser biocompatible y se ha
utilizado en aplicaciones de medicina regenerativa como ingeniería de tejidos
de cartílago, de tejidos óseos y para curación de heridas.
Por tanto, utilizaron las
hojas de espinacas por su patrón de red vascular y su densidad, además
de por su fácil disponibilidad.
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| Comparación de la ramificación y las estructuras de la red vascular animal y vegetal. |
Procedimiento:
1. Descelularización
Para conseguir la vasculatura presente en la hoja de
espinaca se realizó una descelularización, que, como ya podréis imaginar por el
nombre, consiste en separar las células vegetales de la matriz extracelular
(conjunto de materiales no celulares que forman parte de un tejido)
introduciendo una solución detergente en la nervadura de las hojas.
El rasgo característico de todas las plantas es la presencia de
clorofila en las células de sus hojas, que es lo que da el color verde. Al
perder las células, perdieron a su vez el pigmento, quedándose translúcidas y con la estructura de celulosa donde se encuentran adheridas,
intacta. Como se observa en la imagen siguiente.
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| Lapso de tiempo de descelularización de la hoja de espinaca. |
2. Vasculatura intacta
Para demostrar que la vasculatura estaba intacta, sin fugas,
inyectaron un colorante (Rojo Ponceau) para simular la circulación sanguínea.
Se comprobó que permanecía intacta después de la descelularización.
Además, inyectaron también un medio con unas microesferas fluorescentes
de varios tamaños (en micras) para simular los glóbulos rojos que contiene la
sangre. Se comprobó así que la vasculatura soportaba el flujo de partículas
dentro del tamaño de las células sanguíneas humanas (6-8 micras), el resto de
microesferas más grandes se quedaban retenidas.
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| A. Hoja descelularizada antes de la perfusión de Rojo Ponceau. B. Hoja descelularizada después de la perfusión de Rojo Ponceau. E, F. Imágenes de fluorescencia de la vasculatura foliar perfundidas con microesferas. Muestran microesferas de 50 y 100 micras retenidas dentro de la vasculatura. |
3. Creación de un mini-corazón
Un órgano está formado por diversos tejidos (un conjunto de
células), cada uno con una función diferente, que juntos se coordinan para su
correcto funcionamiento. En este experimento, simplificaron lo que es el órgano
del corazón y sembraron (cultivaron junto con la estructura de la hoja
descelularizada) tres tipos de células, que en conjunto forman un mini-corazón.
En primer lugar, recubrieron interiormente los vasos de la
hoja con células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC). Estas
células se encargan de la homeostasis, es decir, mantienen la composición y
propiedades del medio interno del organismo. Por medio de varias sustancias,
son las que se encargan de volver a la normalidad el medio interno tras una
lesión.
En segundo lugar, sobre la superficie externa de la hoja se sembraron
células madre mesenquimales humanas (hMSC), con la finalidad de comprobar si
las células humanas podían crecer en la hoja descelularizada. Estas células se
diferencian en otros tipos de células con funciones diferentes, como por
ejemplo, células óseas, cartilaginosas, sanguíneas, etc.
Por último, se
sembraron sobre la estructura descelularizada de la hoja cardiomiocitos
derivados de células pluripotentes humanas (hPS-CM). Estas células son las que
más nos interesan, ya que son las que forman parte del tejido cardíaco y se
encargan de la contracción del corazón, permitiendo bombear sangre a todas las
partes del cuerpo. Cinco días después de la siembra inicial, empezaron a
contraerse espontáneamente y así permanecieron hasta 21 días. ¡El mini-corazón
latía!
Visión de futuro
La finalidad del estudio es poder reemplazar el tejido
dañado a pacientes que han sufrido un ataque al corazón o que por otras causas,
hace que ese tejido sea incapaz de contraerse.
Pero la investigación va más allá y es que puede sentar las
bases a futuros experimentos con otras plantas para regenerar otros tejidos. Por
ejemplo, se podría utilizar los vasos de la madera para regenerar huesos, o el
brócoli o coliflor para emular el tejido esponjoso de los pulmones.
La finalidad de utilizar plantas, en vez de tejidos animales
o biosintéticos, es que puede ser una alternativa más económica y respetuosa
con el medio ambiente, ya que proporciona un material menos costoso, más
abundante y sostenible.
Os dejo el enlace al artículo en cuestión y un vídeo donde
resumen el estudio junto con la finalidad de éste.
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