MADRID 28 Jun. (EUROPA PRESS) -
Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han creado un nuevo modelo de tejido hepático que permite seguir los pasos de la regeneración del hígado con más precisión de lo que era posible hasta ahora. Con ello, esperan aprovechar la capacidad regenerativa del hígado para tratar enfermedades crónicas, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
El hígado humano tiene una capacidad de regeneración sorprendente: Incluso si se extirpa hasta el 70 por ciento del mismo, el tejido restante puede volver a crecer un hígado de tamaño completo en cuestión de meses.
El nuevo modelo puede aportar información que no podía obtenerse de los estudios con ratones u otros animales, cuya biología no es idéntica a la de los humanos, dice Sangeeta Bhatia, líder del equipo de investigación.
"Durante años, se han identificado diferentes genes que parecen estar implicados en la regeneración del hígado en ratones, y algunos de ellos parecen ser importantes en los humanos, pero nunca se ha conseguido averiguar todas las claves para que las células hepáticas humanas proliferen", señala Bhatia, catedrática John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología y de Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT y miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica del MIT.
El nuevo estudio ha identificado una molécula que parece desempeñar un papel clave, y también ha dado lugar a otros candidatos que los investigadores tienen previsto explorar más a fondo.
La mayoría de los pacientes que necesitan un trasplante de hígado padecen enfermedades crónicas como hepatitis vírica, hígado graso o cáncer. Sin embargo, si los investigadores dispusieran de una forma fiable de estimular el hígado para que se regenere por sí mismo, podrían evitarse algunos trasplantes, afirma Bhatia. O bien, dicha estimulación podría utilizarse para ayudar a que un hígado donado crezca después de ser trasplantado.
A partir de estudios en ratones, los investigadores han aprendido mucho sobre algunas de las vías de regeneración que se activan tras una lesión o enfermedad hepática. Un factor clave es la relación recíproca entre los hepatocitos (el principal tipo de célula del hígado) y las células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos.
Los hepatocitos producen factores que ayudan a los vasos sanguíneos a desarrollarse, y las células endoteliales generan factores de crecimiento que ayudan a los hepatocitos a proliferar.
Otro factor que los investigadores han identificado es el flujo de fluidos en los vasos sanguíneos. En los ratones, un aumento del flujo sanguíneo puede estimular a las células endoteliales para que produzcan señales que favorezcan la regeneración.
Para modelar todas estas interacciones, el laboratorio de Bhatia se asoció con Christopher Chen, profesor distinguido de ingeniería biomédica William F. Warren de la Universidad de Boston, que diseña dispositivos de microfluidos con canales que imitan los vasos sanguíneos.
Para crear estos modelos de "regeneración en un chip", los investigadores cultivaron vasos sanguíneos a lo largo de uno de estos canales microfluídicos y luego añadieron agregados esferoides multicelulares derivados de células hepáticas de donantes de órganos humanos.
El chip está diseñado para que moléculas como los factores de crecimiento puedan fluir entre los vasos sanguíneos y los esferoides hepáticos. Esta configuración también permite a los investigadores eliminar fácilmente los genes de interés en un tipo de célula específica y ver cómo afecta al sistema en general.
Con este sistema, los investigadores demostraron que el aumento del flujo de fluidos por sí solo no estimulaba a los hepatocitos a entrar en el ciclo de división celular. Sin embargo, si además se administraba una señal inflamatoria (la citoquina IL-1-beta), los hepatocitos entraban en el ciclo celular.
Cuando esto ocurría, los investigadores podían medir qué otros factores se producían. Algunos de ellos eran de esperar, según estudios anteriores en ratones, pero otros no se habían visto antes en células humanas, como una molécula llamada prostaglandina E2 (PGE2).
El equipo del MIT descubrió altos niveles de esta molécula, que también interviene en la regeneración del pez cebra, en su sistema de regeneración del hígado. Al eliminar el gen de la biosíntesis de la PGE2 en las células endoteliales, los investigadores pudieron demostrar que esas células son la fuente de la PGE2, y también demostraron que esta molécula estimula a las células hepáticas humanas a entrar en el ciclo celular.
Los investigadores planean ahora seguir explorando otros factores de crecimiento y moléculas que se producen en el chip durante la regeneración del hígado.
"Podemos observar las proteínas que se están produciendo y preguntarnos, ¿qué otra cosa de esta lista tiene el mismo patrón que las otras moléculas que estimulan la división celular, pero ¿es novedosa? --se pregunta Bhatia--. Creemos que podemos utilizar esto para descubrir nuevas vías específicas para los humanos".
En este estudio, los investigadores se centraron en las moléculas que estimulan a las células a entrar en la división celular, pero ahora esperan seguir el proceso más adelante e identificar las moléculas necesarias para completar el ciclo celular. También esperan descubrir las señales que indican al hígado cuándo debe dejar de regenerarse.
Bhatia espera que, con el tiempo, los investigadores puedan aprovechar estas moléculas para ayudar a tratar a los pacientes con insuficiencia hepática. Otra posibilidad es que los médicos puedan utilizar estos factores como biomarcadores para determinar la probabilidad de que el hígado de un paciente vuelva a crecer por sí solo.
"Ahora mismo, cuando los pacientes llegan con insuficiencia hepática, hay que trasplantarlos porque no se sabe si se van a recuperar por sí solos. Pero si supiéramos quiénes tienen una respuesta regenerativa robusta, y si sólo tuviéramos que estabilizarlos durante un tiempo, podríamos librar a esos pacientes del trasplante", señala Bhatia.
