El Hospital Gregorio Marañón de la Comunidad de Madrid ha presentado el primer laboratorio del mundo enfocado a la investigación de órganos bioartificiales con células madre para su uso en seres humanos que necesitan un trasplante. El centro madrileño va a crear un banco de órganos que, una vez repoblados con células madre de los pacientes que necesitan un trasplante, harán viable el trasplante, porque se minimizarán los riesgos de rechazo.Por su parte, la Sociedad Española de Cardiología (SEC) se ha mostrado cauta ante esta inauguración. Su presidente, Carlos Macaya, ha recordado
“la importancia de la investigación en órganos bioartificiales y células madre, así como el reto que supone para la Medicina dicha investigación, si bien ha recordado que el estado actual de estas investigaciones “está muy lejos de la aplicación en la práctica y clínica diaria”, y ha expresado “la enorme preocupación de trasladar a la opinión pública la falsa idea y esperanza de que es una realidad cercana”.
Los investigadores principales de este proyecto son Francisco Fernández-Avilés, jefe del Servicio de Cardiología del Hospital Gregorio Marañón, y Doris Taylor, directora del Centro de Reparación Cardiaca de la Universidad de Minnesota (EEUU).
Al acto inaugural han asistido Cristina Garmendia, ministra de Ciencia e Innovación; Esperanza Aguirre, presidenta de la Comunidad de Madrid; Javier Fernández-Lasquetty, consejero de Sanidad de Madrid, y Rafael Matesanz, director de la ONT, entre otras personalidades y profesionales del centro sanitario madrileño.
Fernández-Avilés ha explicado que el nuevo laboratorio “resolverá el problema de la escasez de órganos donados para trasplantes, y ayudará a que los pacientes trasplantados acepten el nuevo órgano”.El procedimiento de fabricación de nuevos órganos en este laboratorio consiste en eliminar todo el contenido celular de un órgano, lo que permite obtener una matriz tridimensional sin células. Posteriormente, se siembran las células madre adultas en la matriz para crear un órgano nuevo ‘funcionante’, ya que se ha comprobado que la matriz induce y guía la proliferación, distribución y especialización de estas células.
Actualmente se trabaja para perfeccionar este procedimiento, y se espera que a finales de 2010 se pueda hacer latir al menos un “trocito” de la matriz de un corazón. En fases posteriores se iniciará esta técnica en otros órganos, con la esperanza de poder trasplantarlos a humanos en un máximo de diez años.La inversión necesaria para poner en marcha este laboratorio ha sido de 600.000 euros, y a partir de ahora el hospital se hará cargo de su mantenimiento y le aportará la experiencia de sus profesionales, para que el laboratorio alcance sus objetivos y refuerce la capacidad asistencial del centro sanitario.
La construcción de un complejo de órganos humanos en el laboratorio ya no es un sueño de ciencia ficción. En el Royal Free Hospital de Londres, un equipo de 30 científicos se aboca a la fabricación de una variedad de partes del cuerpo, incluyendo tráqueas, narices y orejas. Gautam Naik WSJ informes.Foto: Gareth Phillips
MADRID-Metió la mano en una bandeja de acero inoxidable, Francisco Fernández-Avilés levantó una masa gris, de goma del tamaño de un puño grasa.
Era un corazón de cadáver humano que se había bañado en detergentes industriales hasta que sus células originales habían sido arrebatadas y lo único que quedaba era lo que los científicos llaman el andamio.
A continuación, dijo el Dr. Avilés, “Tenemos que hacer que el corazón cobre vida.”
Dentro de un laberinto de habitaciones enterrados en el sótano del Hospital Gregorio Marañón aquí, el Dr. Avilés y su equipo se encuentran en el más agudo filo de la revolución de bioingeniería que ha convertido el sueño de ciencia-ficción de la construcción de piezas de repuesto para el cuerpo humano en una realidad.
Dado que un laboratorio en Carolina del Norte hizo una vejiga en 1996, los científicos han construido órganos cada vez más complejos. Se han realizado cinco sustitucionesde tráquea hasta ahora. Un investigador de Londres, Alex Seifalian, ha trasplantado cultivado en el laboratorio conductos lagrimales y una arteria en los pacientes. Él ha hecho una nariz artificial que espera trasplantar a finales de este año en un hombre que perdió su nariz con el cáncer de piel.
Una historia de Partes del Cuerpo Lab-Made
Vea algunos hitos en el camino a los órganos de laboratorio realizadas.
“El trabajo ha sido extraordinariamente innovador”, dijo Sir Roy Calne, un cirujano británico de 82 años de edad, quien descubrió en la década de 1950 como usar los medicamentos para evitar que el cuerpo rechace los órganos trasplantados.
Ahora, con la búsqueda de construir un corazón, los investigadores están abordando el órgano más complejo todavía. La recompensa puede ser enorme, tanto médica como económicamente, porque muchas personas en todo el mundo padecen de enfermedades del corazón. Los investigadores ven un mercado de miles de millones de dólares para el desarrollo de partes del corazón que podrían servir para reparar corazones enfermos y las arterias obstruidas.
En adicional a la nariz artificial, Dr. Seifalian está haciendo partes del cuerpo cardiovasculares. Él ve un momento en que los científicos hacen crecer las estructuras necesarias para los procedimientos de bypass de las arterias en lugar de tomar una vena de otra parte del cuerpo. Como parte de un estudio clínico, el Dr. Seifalian planea transplantar una arteria coronaria de bioingeniería en una persona a finales de este año. Su empleador, el University College de Londres, ha designado a una persona para supervisar cualquier futura comercialización de éste y otros órganos creados por el hombre.
El desarrollo de partes del cuerpo laboratorio-construidos se ha visto estimulado por la escasez de donantes de órganos en medio de la creciente demanda de trasplantes. Además, a diferencia de los pacientes que reciben trasplantes, receptores de laboratorio construidos por órganos no tendrá que tomar potentes medicamentos contra el rechazo por el resto de sus vidas. Eso es porque los órganos de bioingeniería están construidos con células del propio paciente.
Hasta finales de 1980, algunos científicos creen que sería posible hacer que los órganos humanos porque fue una lucha para crecer células humanas en el laboratorio. La tarea se hizo más fácil una vez que los científicos descubrió los productos químicos conocidos como factores de crecimiento-que el propio organismo utiliza para promover el crecimiento celular.
Los científicos comenzaron de forma creciente con órganos simples. En 1999, Anthony Atala, director del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de Winston-Salem, Carolina del Norte, ha implantado vejigas cultivadas en laboratorio en el primero de varios niños con vejigas severamente disfuncionales. Los órganos han seguido funcionando bien durante varios años. El equipo del Dr. Atala ahora está tratando de cultivar una amplia gama de partes bioingeniería, de los vasos sanguíneos simples para hígados humanos.
“Se puede ver la aceleración en el campo”, dijo el Dr. Atala.
Algunos de los trabajos más complejos se está realizando en el laboratorio del Dr. Seifalian en el Hospital Royal Free de Londres. Un nativo de 56 años de edad, de Irán, Dr. Seifalian comenzó como un físico nuclear, y se convirtió interesado en las aplicaciones médicas de la tecnología nuclear. En última instancia, lo llevó a la bioingeniería.
En 2011, el Dr. Seifalian hizo una tráquea de las células de un paciente. Se utiliza para reemplazar la tráquea del paciente canceroso, el ahorro de su vida, su cirujano ha dicho.
Dr. Seifalian y 30 científicos ahora buscan construir una laringe, oídos, nariz, uretra y los conductos biliares.
En una visita reciente, el Dr. Seifalian detenido por una máquina rotativa que periódicamente se sacudió un frasco lleno de un líquido rosado. Dentro había una nariz humana.
Un letrero en la máquina advirtió: “Ese andamio para su uso clínico no tocar Gracias, Lola…” (Lola es un asistente de investigación).
La mayoría de los órganos humanos obtienen su forma a partir de un andamiaje interno de colágeno y otras proteínas. Los científicos han luchado durante años para encontrar un material de reemplazo que era fuerte y flexible y sin embargo no sería rechazado por el cuerpo.
Gautam Naik / The Wall Street JournalFrancisco Fernández-Avilés con un corazón humano que está desprovista de sus células.
Finalmente, se dirigían hacia un par de materiales de alta tecnología a base de fibras vegetales, resinas y otras sustancias. Dr. Seifalian dijo que utiliza un material que sigue el modelo de la estructura de panal del ala de una mariposa. El material, un material nanocompuesto de llamada, es resistente a las bacterias infecciosas y tiene poros que son del tamaño adecuado para contener celdas.
“El material tiene que ser aceptada por el cuerpo, sino que también tiene que ser fácil de manipular en diferentes formas, diferentes puntos fuertes,” dijo el Dr. Seifalian.
La nariz en el frasco fue modelado de cerca en la nariz de un británico 53-años de edad. Con la ayuda de imágenes por resonancia magnética y un molde de cristal diseñada por un artista, los investigadores primero fabricado una réplica de la nariz original. El paciente se le preguntó si quería una ligera desviación en su tabique que se arregló, pero él rechazó la oferta, según el Dr. Seifalian. University College de Londres se negó a hacer que el paciente disponible para una entrevista.
Los investigadores se vierte el material en el molde del artista. Añadieron sal y el azúcar. Eso creó agujeros en el material y le dio una sensación esponjosa, porosa, como la cosa real.
La clave de todos los órganos construidos en laboratorio son las células madre, que se encuentran en la médula ósea humana, la grasa y otros lugares. Las células madre pueden transformarse en otros tejidos del cuerpo, haciendo que los bloques de construcción básicos de cualquier órgano.
En el caso de la nariz, las células madre extraídas de tejido adiposo del paciente se añadieron al molde del artista, junto con los productos químicos que el desarrollo de células de control. Las células madre se sentaron dentro de los poros del órgano de laboratorio realizados y poco a poco se diferenciaban en células que producen cartílago.
Sin embargo,a la nariz le faltaba una pieza crucial: la piel.
Esto plantea un obstáculo importante. Nadie ha hecho la piel humana natural a partir de cero. Idea Dr. Seifalian de: implantar la nariz bajo la piel de la frente del paciente en la esperanza de que el tejido de la piel creciera automáticamente y de manera vaina de la nariz.
Gareth Phillips de The Wall Street JournalLas orejas hechas en frascos en el Hospital Royal Free de Londres.
Pero el paciente se opuso, y por una buena razón: La nariz implantado tendría que sentarse en el interior de su frente durante semanas o incluso meses. Al final, el Dr. Seifalian optado por un enfoque menos molesto. La nariz bioingeniería se implantó bajo el antebrazo del paciente.
El equipo ahora está utilizando equipos de imágenes para vigilar a si los vasos sanguíneos necesarios piel y el cartílago se están formando en el camino correcto.”Vamos a tener que hacer también asegurarse de que no hay infección”, dijo el Dr. Seifalian a finales de noviembre, el día de la cirugía el paciente.
Si el injerto de piel funciona, los cirujanos extirpan la nariz del brazo para adjuntarlo a la cara del paciente. Dr. Seifalian aplicará entonces los productos químicos adecuados para convertir células madre de un hombre, en células epiteliales, un tipo común de tejido que se encuentra en la nariz y en el revestimiento de otros órganos. Las células epiteliales se insertaran en la nariz.
Como paso final, los cirujanos conectaron los vasos sanguíneos de la cara para el sitio de la nueva nariz para proporcionar un flujo constante de alimento para las células en crecimiento. ”Todo el proceso podría tomar seis meses”, dijo el Dr. Seifalian. Se estima que el costo de hacer la nariz en el laboratorio es de aproximadamente $ 40.000, pero el paciente no está siendo cargado por los médicos y los científicos están ya sea donando su tiempo o trabajando en esto como parte de su investigación.
Dr. Seifalian dijo que la nueva nariz podría restaurar un sentido del olfato para el paciente, pero su ventaja principal será cosmético. Levantó un frasco lleno de las primeras etapasde narices, realizadas en laboratorio , y otro lleno de las primeras etapas de oídos.
Gareth Phillips de The Wall Street JournalUn laboratorio hizo tráquea de un experimento anterior.
“Estamos realmente en el proceso de hacer una cara sintético”, dijo. Desde el punto de vista cosmético, “si usted puede hacer que el oído y la nariz, no hay mucho que se fue.”
Volviendo a generar una nariz sería un logro notable, la creación de un órgano complejo como el corazón sería histórica. Un equipo dirigido por el doctor de España de Avilés está tratando de llegar primero.
Dr. Avilés se formó como cardiólogo, pero se sentían frustrados por la dificultad de tratar a los pacientes con enfermedad cardíaca avanzada. La única opción para el peor de los casos era un trasplante de corazón, y había una escasez de corazones. España tiene la mayor tasa de donantes en el mundo, pero el Dr. Avilés dijo que sólo un 10% de los pacientes que necesitan un trasplante de corazón conseguir uno.
Fue abordado en 2009 por un científico de EE.UU., Doris Taylor, que ya había crecido un corazón latiendo en la rata de laboratorio, mientras que en la Universidad de Minnesota. En lugar de usar un. Hecho por el hombre andamio, Dr. Taylor había utilizado el andamiaje de un corazón de rata real como el punto de partida Ella creía que la misma técnica fue crucial para hacer un centro de trabajo humano. Ella se sintió atraído por España, porque la tasa más alta de donantes significa que más corazones no aptos para el trasplante podría ser utilizado para los experimentos.
Dr. Avilés y unos 10 colegas comenzaron sus experimentos corazón humano hacinados en un pequeño trastero en el hospital. En 2010, un nuevo laboratorio con gas abierto. Cuenta con dos grandes congeladores con células humanas y en los corazones humanos, y una docena de fregaderos de acero inoxidable que contienen los corazones de cerdos sumergidos en un líquido incoloro.
El crecimiento de un corazón es mucho más difícil que, por ejemplo, un creciente tráquea, porque el corazón es tan grande y tiene varios tipos de células, incluidas las que ritmo, los vasos sanguíneos que se forman, y los que ayudan a conducir las señales eléctricas. Durante mucho tiempo, los científicos no saben cómo hacer que todas las células crezcan en el lugar correcto y en el orden correcto.
El problema había sido notado por el Dr. Taylor. Ella dijo que cuando las células madre humanas se pusieron en un andamio al corazón en 2010, que parecía saber a dónde ir. ”Ellos se organizaron en una forma que yo no creía”, dijo el Dr. Taylor, que ahora trabaja en el Instituto del Corazón de Texas pero hace visitas regulares a Madrid para ayudar con los experimentos. ”Es increíble que el [andamiaje] puede ser tan instructivo como es. Tal vez no es necesario que todos los aspectos de microgestión de esto.”
El corazón de una persona crece en el útero, donde sus células reciben las mezclas adecuadas de oxígeno y nutrientes y productos químicos para crecer en un órgano de trabajo. Para duplicar este proceso en un laboratorio, los científicos utiliza un dispositivo llamado un biorreactor, que tiene varios tubos transportar materiales para el corazón y batiendo los productos de desecho. Biorreactor-a del laboratorio dispositivo cilíndrico casi un pie de diámetro, está siendo diseñado por Harvard Bioscience Inc., HBIO 3,61% un fabricante de dispositivos médicos en Holliston, Massachusetts La máquina estará lista para experimentos en abril, según el Dr. Avilés.
Imitar el corazón no es fácil. Por ejemplo, vierte más de un litro de sangre a través de los cursos del corazón humano cada minuto. El biorreactor tendrá que ser configurado de forma que un volumen similar se bombea a través de él, pero con cuidado para evitar la muerte de las células.
Además, las células del corazón se debe dar las conexiones eléctricas adecuadas.
Para modelar estas conexiones, el equipo español construyó un chaleco con 70 puntos eléctricos. Los miembros del equipo llevaban el chaleco, que registran la actividad eléctrica de su corazón “. Ese patrón de señales tendrán que ser replicado para el corazón de laboratorio realizados.
Cuando el Dr. Taylor construyó un corazón de rata en una placa de laboratorio hace cinco años, utilizó un marcapasos para hacerlo latir. ”La actividad eléctrica no surgen espontáneamente”, dijo el Dr. Avilés. ”Vamos a usar un marcapasos, también.”
El Dr. Avilés dijo que espera tener un trabajo, un un laboratorio de fabricación versión por lista en cinco o seis años, pero los obstáculos regulatorios y de seguridad para poner este tipo de órganos en un paciente van a ser altos. El escenario más realista, dijo, es que “en unos 10 años” su laboratorio pueda trasplantar partes del corazón.
Él y su equipo ya han crecido en etapa temprana válvulas y parches que se podrían utilizar algunos días para reparar el tejido dañado por ataque al corazón.
El laboratorio de Madrid ha hecho sólo pequeños pasos hacia su gran plan para hacer crecer un corazón humano utilizando las mismas técnicas de las que el Dr. Taylor fue pionero con un corazón de rata.
“Abrimos la puerta y mostró que era posible”, dijo. ”Esto ya no es ciencia-ficción. Se está convirtiendo en la ciencia”.
Escriba a Gautam Naik en gautam.naik @ wsj.com