La regeneración en humanos es el recrecimiento de tejidos u órganos perdidos en respuesta a una lesión. Esto contrasta con la curación de heridas o la regeneración parcial, que implica cerrar el sitio de la lesión con cierta gradación de tejido cicatricial . Algunos tejidos, como la piel, los conductos deferentes y los órganos grandes, incluido el hígado, pueden volver a crecer con bastante facilidad, mientras que se cree que otros tienen poca o ninguna capacidad de regeneración después de una lesión.
Se ha inducido la regeneración de numerosos tejidos y órganos. Las vejigas se han impreso en 3D en el laboratorio desde 1999. El tejido de la piel se puede regenerar in vivo e in vitro . Otros órganos y partes del cuerpo que se han obtenido para la regeneración incluyen: pene, grasas, vagina, tejido cerebral, timo y un corazón humano reducido. La investigación en curso tiene como objetivo inducir la regeneración completa en más órganos humanos.
Existen varias técnicas que pueden inducir la regeneración. Para 2016, la ciencia había inducido y operacionalizado la regeneración de tejido, mediante el uso de cuatro técnicas principales: regeneración por instrumento; [1] regeneración por materiales; [2] [3] regeneración por fármacos [4] [5] [6] y regeneración por impresión 3d in vitro . [3]
Historia del tejido humano
En humanos con tejidos no lesionados, el tejido se regenera naturalmente con el tiempo; por defecto, estos tejidos tienen nuevas células disponibles para reemplazar las células gastadas. Por ejemplo, el cuerpo regenera un hueso completo en 10 años, mientras que el tejido cutáneo no lesionado se regenera en dos semanas. [2] Con tejido lesionado, el cuerpo generalmente tiene una respuesta diferente; esta respuesta de emergencia generalmente implica la construcción de un grado de tejido cicatricial durante un período de tiempo más largo que una respuesta regenerativa, como se ha demostrado clínicamente [7] y mediante observación. Hay muchos más entendimientos históricos y matizados sobre los procesos de regeneración. En heridas de espesor total que miden menos de 2 mm, la regeneración generalmente ocurre antes de la cicatrización. [8] En 2008, en heridas de espesor total de más de 3 mm, se encontró que una herida necesitaba un material insertado para inducir la regeneración total del tejido. [9] [10]
Hay algunos órganos y tejidos humanos que se regeneran en lugar de simplemente cicatrizar, como resultado de una lesión. Estos incluyen el hígado, las yemas de los dedos y el endometrio. Ahora se conoce más información sobre el reemplazo pasivo de tejidos en el cuerpo humano, así como la mecánica de las células madre . Los avances en la investigación han permitido la regeneración inducida de muchos más tejidos y órganos de lo que antes se creía posible. El objetivo de estas técnicas es utilizar estas técnicas en un futuro próximo con el fin de regenerar cualquier tipo de tejido en el cuerpo humano.
Historia de las técnicas de regeneración
Para 2016, la regeneración había sido operacionalizada e inducida por cuatro técnicas principales: regeneración por instrumento; [1] regeneración por materiales; [2] [3] regeneración por impresión 3D; [3] y regeneración por fármacos. [4] [5] [6] En 2016, la regeneración por instrumentos, la regeneración por materiales y por fármacos de regeneración se habían puesto en práctica en general in vivo (dentro de los tejidos vivos). Mientras que en 2016, la regeneración por impresión 3D se había implementado generalmente in vitro (dentro del laboratorio) para construir y preparar tejido para el trasplante. [3]
Regeneración por instrumento
Un corte con un cuchillo o un bisturí generalmente deja cicatrices, aunque una perforación con una aguja no deja cicatrices. [1] [11] En 1976, una cicatriz de 3 por 3 cm en un no diabético fue regenerada por inyecciones de insulina y los investigadores, destacando investigaciones anteriores, argumentaron que la insulina estaba regenerando el tejido. [4] [5] La evidencia anecdótica también destacó que una jeringa fue una de las dos variables que ayudaron a regenerar la cicatriz del brazo. [4] La jeringa se inyectó en los cuatro cuadrantes tres veces al día durante ochenta y dos días. [4] Después de ochenta y dos días, después de muchas inyecciones consecutivas, la cicatriz se resolvió y se observó que el ojo humano no podía observar ninguna cicatriz. [4] Después de siete meses, el área fue revisada nuevamente y nuevamente se notó que no se podía ver ninguna cicatriz. [4]
En 1997, se comprobó que las heridas creadas con un instrumento de menos de 2 mm pueden curar sin cicatrices, [8] pero las heridas más grandes que miden más de 2 mm curan con una cicatriz. [8]
En 2013 se comprobó en tejido porcino que se podían extraer microcolumnas de tejido de espesor total, de menos de 0,5 mm de diámetro, y que el tejido de reemplazo era tejido regenerativo, no cicatriz. El tejido se eliminó en un patrón fraccional, con más del 40% de un área cuadrada eliminada; y todos los agujeros fraccionados de espesor total en el área cuadrada sanaron sin dejar cicatrices. [12] En 2016, esta técnica de patrón fraccional también se probó en tejido humano. [1]
Regeneración con materiales
Generalmente, los seres humanos, in vivo, pueden regenerar tejidos lesionados para distancias limitadas de hasta 2 mm. Cuanto mayor sea la distancia de la herida de 2 mm, más se necesitará inducir la regeneración de la herida. Para 2009, mediante el uso de materiales, se podría lograr una regeneración inducida máxima dentro de una ruptura de tejido de 1 cm. [2] Al cerrar la herida, el material permitió que las células cruzaran el espacio de la herida; el material luego se degradó. Esta tecnología se utilizó por primera vez dentro de una uretra rota en 1996. [2] [3] En 2012, utilizando materiales, se restauró una uretra completa in vivo. [3]
La polarización de macrófagos es una estrategia para la regeneración de la piel. [13] Los macrófagos se diferencian de los monocitos circulantes. [13] Los macrófagos muestran una variedad de fenotipos que varían desde el tipo proinflamatorio M1 hasta el tipo pro-regenerativo M2. [13] Los hidrogeles materiales polarizan los marcrófagos en el fenotipo regenerativo clave M2 in vitro. [13] En 2017, los hidrogeles proporcionaron una regeneración completa de la piel, con folículos pilosos, después de la escisión parcial de cicatrices en cerdos y después de incisiones de heridas de espesor total en cerdos. [13]
Regeneración por impresión 3D
En 2009, la regeneración de órganos y tejidos huecos con una gran distancia de difusión fue un poco más desafiante. Por lo tanto, para regenerar órganos huecos y tejidos con una gran distancia de difusión, el tejido tuvo que regenerarse dentro del laboratorio, mediante el uso de una impresora 3D. [2]
Varios tejidos que han sido regenerados por impresión 3D in vitro incluyen:
- El primer órgano inducido y fabricado en el laboratorio fue la vejiga, que se creó en 1999 [14].
- Para 2014, la impresora 3D había regenerado varios tejidos y estos tejidos incluían: músculo, vagina, pene y timo.
- En 2014, un pulmón humano conceptual se diseñó por primera vez mediante bioingeniería en el laboratorio. [15] [16] En 2015, el laboratorio probó enérgicamente su técnica y regeneró un pulmón de cerdo. [15] [16] El pulmón de cerdo se trasplantó con éxito a un cerdo sin el uso de fármacos inmunosupresores. [15] [16]
- En 2015, los investigadores desarrollaron una prueba de principio biolimb dentro de un laboratorio; también estimaron que sería al menos una década para cualquier prueba de extremidades en humanos. La extremidad demostró tener piel, músculos, vasos sanguíneos y huesos en pleno funcionamiento. [17]
- En abril de 2019, los investigadores imprimieron en 3D un corazón humano. [18] El corazón prototipo fue creado por células madre humanas, pero solo del tamaño del corazón de un conejo. [18] En 2019, los investigadores esperaban algún día colocar una versión ampliada del corazón dentro de los humanos. [18]
Gradaciones de complejidad
Nivel 1 | Nivel 2 | Nivel 3 | Nivel 4 |
---|---|---|---|
Piel | Vaso sanguíneo | Vejiga | Corazón |
Músculo | Hígado | ||
Clavos | Páncreas | ||
Pene |
Con la impresión de tejidos, para 2012, había cuatro niveles estándar aceptados de complejidad regenerativa que fueron reconocidos en varias instituciones académicas:
- El nivel uno, tejido plano como la piel fue el más simple de recrear; [3]
- El nivel dos fue estructuras tubulares como vasos sanguíneos; [3]
- El nivel tres era estructuras huecas no tubulares ; [3]
- El nivel cuatro eran órganos sólidos , que eran con mucho los más complejos de recrear debido a la vascularización. [3]
En 2012, en 60 días fue posible, dentro del laboratorio, cultivar tejido del tamaño de medio sello postal al tamaño de un campo de fútbol; y la mayoría de los tipos de células se pueden cultivar y expandir fuera del cuerpo, con la excepción del hígado, los nervios y el páncreas, ya que estos tipos de tejidos necesitan poblaciones de células madre. [3]
Regeneración con drogas
La lipoatrofia es la pérdida localizada de grasa en los tejidos. Es común en los diabéticos que usan un tratamiento convencional de inyección de insulina. [4] En 1949 se demostró que una forma mucho más pura de insulina, en lugar de causar lipoatrofia, regeneraba la pérdida localizada de grasa después de las inyecciones en los diabéticos. [4] En 1984 se demostró que diferentes inyecciones de insulina tienen diferentes respuestas regenerativas con respecto a la creación de grasas en la piel en la misma persona. [5] Se demostró en el mismo cuerpo que las formas convencionales de inyecciones de insulina causan lipoatrofia y que las inyecciones de insulina altamente purificadas causan lipohipertrofia . [5] En 1976 se demostró que la respuesta regenerativa funcionaba en un no diabético después de que una cicatriz lipoatrófica del brazo de 3 x 3 cm fuera tratada con insulina pura soluble porcina monocomponente. [5] [4] Una jeringa inyectaba insulina debajo de la piel por igual en los cuatro cuadrantes del defecto. [4] Para colocar cuatro unidades de insulina uniformemente en la base del defecto, cada cuadrante del defecto recibió una unidad de insulina tres veces al día, durante ochenta y dos días. [4] Después de ochenta y dos días de inyecciones consecutivas, el defecto se regeneró a tejido normal. [4] [5]
En 2016, los científicos pudieron transformar una célula de la piel en cualquier otro tipo de tejido mediante el uso de medicamentos. [6] La técnica se consideró más segura que la reprogramación genética que, en 2016, era una preocupación médica. [6] La técnica utilizó un cóctel de productos químicos y permitió una regeneración eficiente en el sitio sin ninguna programación genética. [6] En 2016 se esperaba usar algún día este medicamento para regenerar tejido en el sitio de la lesión tisular. [6] En 2017, los científicos pudieron convertir muchos tipos de células (como el cerebro y el corazón) en piel. [19]
Apéndices y órganos de regeneración natural.
Corazón
La necrosis de cardiomiocitos activa una respuesta inflamatoria que sirve para despejar el miocardio lesionado de las células muertas y estimula la reparación, pero también puede extender la lesión. La investigación sugiere que los tipos de células involucradas en el proceso juegan un papel importante. Es decir, los macrófagos derivados de monocitos tienden a inducir inflamación mientras inhiben la regeneración cardíaca, mientras que los macrófagos residentes en el tejido pueden ayudar a restaurar la estructura y función del tejido. [20]
Endometrio
El endometrio después del proceso de degradación a través del ciclo menstrual, se reepiteliza rápidamente y se regenera. [21] Aunque los tejidos con una morfología no interrumpida, como los tejidos blandos no lesionados, se regeneran completamente de manera consistente; el endometrio es el único tejido humano que se regenera completamente de manera consistente después de una alteración e interrupción de la morfología. [21]
Dedos
En mayo de 1932, LH McKim publicó un informe en The Canadian Medical Association Journal , que describía la regeneración de la punta de un dedo adulto después de una amputación. Un cirujano interno del Hospital General de Montreal se sometió a una amputación de la falange distal para detener la propagación de una infección. En menos de un mes después de la cirugía, el análisis de rayos X mostró el recrecimiento del hueso, mientras que la observación macroscópica mostró el recrecimiento de las uñas y la piel. [22] Este es uno de los primeros ejemplos registrados de regeneración de la punta de los dedos en humanos adultos. [23]
Los estudios realizados en la década de 1970 mostraron que los niños de hasta 10 años aproximadamente que pierden la punta de los dedos en accidentes pueden volver a crecer la punta del dedo en un mes, siempre que sus heridas no estén selladas con colgajos de piel, el tratamiento de facto en tales emergencias. Normalmente no tendrán una huella digital , y si queda algún trozo de la uña del dedo, también volverá a crecer, generalmente en forma cuadrada en lugar de redonda. [24] [25]
En agosto de 2005, Lee Spievack, entonces de unos sesenta años, se cortó accidentalmente la punta de su dedo medio derecho justo por encima de la primera falange . Su hermano, el Dr. Alan Spievack, estaba investigando la regeneración y le proporcionó una matriz extracelular en polvo , desarrollada por el Dr. Stephen Badylak del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa . El Sr. Spievack cubrió la herida con el polvo y la punta de su dedo volvió a crecer en cuatro semanas. [26] La noticia se publicó en 2007. Ben Goldacre describió esto como "el dedo perdido que nunca existió", afirmando que las yemas de los dedos vuelven a crecer y citó a Simon Kay , profesor de cirugía de la mano en la Universidad de Leeds , quien de la imagen proporcionada por Goldacre describió el caso como aparentemente "una lesión ordinaria en la yema del dedo con una curación bastante normal" [27].
CNN informó una historia similar. Una mujer llamada Deepa Kulkarni perdió la punta de su dedo meñique y los médicos inicialmente le dijeron que no se podía hacer nada. Su investigación personal y la consulta con varios especialistas, incluido Badylak, finalmente dieron como resultado que se sometiera a una terapia regenerativa y recuperara la punta de su dedo. [28]
Riñón
Recientemente se ha explorado la capacidad regenerativa del riñón . [29]
La unidad básica funcional y estructural del riñón es la nefrona , que se compone principalmente de cuatro componentes: el glomérulo, los túbulos, el conducto colector y los capilares peritubulares. La capacidad regenerativa del riñón de los mamíferos es limitada en comparación con la de los vertebrados inferiores.
En el riñón de mamífero, la regeneración del componente tubular después de una lesión aguda es bien conocida. También se ha documentado recientemente la regeneración del glomérulo . Después de una lesión aguda, el túbulo proximal se daña más y las células epiteliales lesionadas se desprenden de la membrana basal de la nefrona. Sin embargo, las células epiteliales supervivientes experimentan migración, desdiferenciación, proliferación y rediferenciación para reponer el revestimiento epitelial del túbulo proximal después de la lesión. Recientemente, se ha demostrado la presencia y participación de células madre renales en la regeneración tubular. Sin embargo, actualmente está surgiendo el concepto de células madre renales. Además de las células epiteliales tubulares supervivientes y las células madre renales, también se ha demostrado que las células madre de la médula ósea participan en la regeneración del túbulo proximal; sin embargo, los mecanismos siguen siendo controvertidos. Recientemente, están surgiendo estudios que examinan la capacidad de las células madre de la médula ósea para diferenciarse en células renales. [30]
Al igual que otros órganos, también se sabe que el riñón se regenera por completo en los vertebrados inferiores como los peces. Algunos de los peces conocidos que muestran una notable capacidad de regeneración renal son los peces de colores, las rayas, las rayas y los tiburones. En estos peces, la nefrona completa se regenera después de una lesión o extirpación parcial del riñón.
Hígado
El hígado humano es particularmente conocido por su capacidad para regenerarse, y es capaz de hacerlo a partir de solo una cuarta parte de su tejido, [31] debido principalmente a la unipotencia de los hepatocitos . [32] La resección del hígado puede inducir la proliferación de los hepatocitos restantes hasta que se restaure la masa perdida, donde la intensidad de la respuesta del hígado es directamente proporcional a la masa resecada. Durante casi 80 años, la resección quirúrgica del hígado en roedores ha sido un modelo muy útil para el estudio de la proliferación celular. [33] [34]
Dedos de los pies
Los dedos de los pies dañados por la gangrena y las quemaduras en las personas mayores también pueden volver a crecer y la huella de la uña y el dedo regresa después del tratamiento médico para la gangrena. [35]
Vas deferens
Los conductos deferentes pueden volver a crecer juntos después de una vasectomía, lo que resulta en un fracaso de la vasectomía. [36] Esto ocurre debido al hecho de que el epitelio de los conductos deferentes, similar al epitelio de algunas otras partes del cuerpo humano, es capaz de regenerarse y crear un nuevo tubo en caso de que los conductos deferentes estén dañados o cortados. . [37] Incluso cuando se eliminan hasta cinco centímetros , o dos pulgadas , de los conductos deferentes, los conductos deferentes aún pueden volver a crecer juntos y volver a unirse, lo que permite que los espermatozoides pasen y fluyan una vez más a través de los conductos deferentes, restaurando uno fertilidad . [37]
Regeneración inducida en humanos
En la actualidad, hay varios tejidos humanos que han sido inducidos con éxito o parcialmente a regenerarse. Muchos de estos ejemplos se enmarcan en el tema de la medicina regenerativa , que incluye los métodos y las investigaciones realizadas con el objetivo de regenerar los órganos y tejidos humanos como resultado de una lesión. Las principales estrategias de la medicina regenerativa incluyen desdiferenciar las células del sitio de la lesión, trasplantar células madre, implantar tejidos y órganos cultivados en laboratorio e implantar tejidos bioartificiales.
Vejiga
En 1999, la vejiga fue el primer órgano regenerado que se administró a siete pacientes; A partir de 2014, estas vejigas regeneradas todavía funcionan dentro de los beneficiarios. [14]
gordo
En 1949 se demostró que la insulina purificada regenera la grasa en diabéticos con lipoatrofia . [4] En 1976, después de 82 días de inyecciones consecutivas en una cicatriz, se demostró que la insulina purificada regenera la grasa de forma segura y regenera completamente la piel en un no diabético. [4] [5]
Durante una dieta alta en grasas y durante el crecimiento del folículo piloso, los adipocitos maduros (grasas) se forman naturalmente en múltiples tejidos. [38] Se ha implicado al tejido graso en la inducción de la regeneración tisular. Los miofibroblastos son el fibroblasto responsable de la cicatriz y en 2017 se descubrió que la regeneración de la grasa transformó los miofibroblastos en adipocitos en lugar de tejido cicatricial. [39] [38] Los científicos también identificaron la señalización de la proteína morfogenética ósea (BMP) como importante para que los miofibroblastos se transformen en adipocitos con el propósito de regenerar la piel y la grasa. [39]
Corazón
Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en todo el mundo y han aumentado proporcionalmente del 25,8% de las muertes mundiales en 1990 al 31,5% de las muertes en 2013. [40] Esto es cierto en todas las áreas del mundo excepto África. [40] [41] Además, durante un infarto de miocardio o ataque cardíaco típico , se estima que se pierden mil millones de células cardíacas. [42] Las cicatrices que resultan son entonces responsables de aumentar en gran medida el riesgo de arritmias o ritmos cardíacos anormales potencialmente mortales . Por lo tanto, la capacidad de regenerar el corazón de forma natural tendría un impacto enorme en la atención médica moderna. Sin embargo, mientras que varios animales pueden regenerar el daño cardíaco (por ejemplo, el axolotl ), los cardiomiocitos de mamíferos (células del músculo cardíaco) no pueden proliferar (multiplicarse) y el daño cardíaco causa cicatrices y fibrosis .
A pesar de la creencia anterior de que los cardiomiocitos humanos no se generan más adelante en la vida, un estudio reciente ha descubierto que este no es el caso. Este estudio aprovechó las pruebas de la bomba nuclear durante la Guerra Fría , que introdujo carbono-14 en la atmósfera y, por lo tanto, en las células de los habitantes cercanos. [43] Extrajeron ADN del miocardio de estos sujetos de investigación y encontraron que, de hecho, los cardiomiocitos se renuevan a una tasa de desaceleración del 1% por año a partir de los 25 años, al 0,45% por año a los 75 años. [43] Esto equivale a que menos de la mitad de los cardiomiocitos originales se reemplazan durante la vida útil promedio. Sin embargo, se han puesto serias dudas sobre la validez de esta investigación, incluida la idoneidad de las muestras como representativas de corazones con envejecimiento normal. [44]
Independientemente, se han realizado más investigaciones que respaldan el potencial de la regeneración cardíaca humana. Se encontró que la inhibición de p38 MAP quinasa induce mitosis en cardiomiocitos de mamíferos adultos, [45] mientras que el tratamiento con inhibidores de FGF1 y p38 MAP quinasa regenera el corazón, reduce la cicatrización y mejora la función cardíaca en ratas con daño cardíaco. [46]
Una de las fuentes más prometedoras de regeneración del corazón es el uso de células madre. Se demostró en ratones que hay una población residente de células madre o progenitores cardíacos en el corazón adulto; se demostró que esta población de células madre se reprograma para diferenciarse en cardiomiocitos que reemplazan a los perdidos durante la muerte del tejido cardíaco. [47] Específicamente en humanos, se encontró una “capa alimentadora mesenquimatosa cardíaca” en el miocardio que renovó las células con progenitores que se diferenciaron en células cardíacas maduras. [48] Lo que muestran estos estudios es que el corazón humano contiene células madre que potencialmente podrían inducirse a regenerar el corazón cuando sea necesario, en lugar de simplemente usarse para reemplazar las células gastadas.
La pérdida del miocardio debido a una enfermedad a menudo conduce a insuficiencia cardíaca; por lo tanto, sería útil poder tomar células de otras partes del corazón para reponer las perdidas. Esto se logró en 2010 cuando los fibroblastos cardíacos maduros se reprogramaron directamente en células similares a los cardiomiocitos. Esto se hizo utilizando tres factores de transcripción : GATA4 , Mef2c y Tbx5 . [49] Los fibroblastos cardíacos constituyen más de la mitad de todas las células cardíacas y, por lo general, no pueden realizar contracciones (no son cardiogénicos), pero los reprogramados pudieron contraerse espontáneamente. [49] La importancia es que los fibroblastos del corazón dañado o de cualquier otro lugar pueden ser una fuente de cardiomiocitos funcionales para la regeneración.
Simplemente inyectar células cardíacas en funcionamiento en un corazón dañado solo es parcialmente efectivo. Para lograr resultados más confiables, las estructuras compuestas por las células deben producirse y luego trasplantarse. Masumoto y su equipo diseñaron un método para producir láminas de cardiomiocitos y células vasculares a partir de iPSC humanas . Estas hojas se trasplantaron luego a corazones de ratas infartados, lo que condujo a una función cardíaca significativamente mejorada. [50] Se encontró que estas hojas todavía estaban presentes cuatro semanas después. [50] También se han realizado investigaciones sobre la ingeniería de válvulas cardíacas. Las válvulas cardíacas de ingeniería tisular derivadas de células humanas se han creado in vitro y se han trasplantado a un modelo de primates no humanos. Estos mostraron una cantidad prometedora de repoblación celular incluso después de ocho semanas, y lograron superar a las válvulas no biológicas utilizadas actualmente. [51] En abril de 2019, los investigadores imprimieron en 3D un prototipo de corazón humano del tamaño de un corazón de conejo. [18]
Pulmón
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una de las amenazas para la salud más extendidas en la actualidad. Afecta a 329 millones de personas en todo el mundo, lo que representa casi el 5% de la población mundial. Tras haber matado a más de 3 millones de personas en 2012, la EPOC fue la tercera causa de muerte más importante. [52] Peor aún es que debido al aumento de las tasas de tabaquismo y al envejecimiento de la población en muchos países, se prevé que el número de muertes como resultado de la EPOC y otras enfermedades pulmonares crónicas seguirá aumentando. [53] Por lo tanto, el desarrollo de la capacidad de regeneración de los pulmones tiene una gran demanda.
Se ha demostrado que las células derivadas de la médula ósea podrían ser la fuente de células progenitoras de múltiples linajes celulares, y un estudio de 2004 sugirió que uno de estos tipos de células estaba involucrado en la regeneración pulmonar. [54] Por lo tanto, se ha encontrado una fuente potencial de células para la regeneración pulmonar; sin embargo, debido a los avances en la inducción de células madre y en la dirección de su diferenciación, los principales avances en la regeneración pulmonar han incluido consistentemente el uso de iPSCs y bioscaffolds derivados del paciente. La matriz extracelular es la clave para generar órganos completos in vitro. Se encontró que al eliminar cuidadosamente las células de un pulmón completo, se deja una "huella" que puede guiar la adhesión y diferenciación celular si se agrega una población de células epiteliales pulmonares y condrocitos . [55] Esto tiene serias aplicaciones en la medicina regenerativa, particularmente porque un estudio de 2012 purificó con éxito una población de células progenitoras pulmonares derivadas de células madre embrionarias. Luego, estos pueden usarse para recelularizar un andamio de tejido pulmonar tridimensional. [56]
De hecho, en 2008, hubo un trasplante clínico exitoso de una tráquea modificada por ingeniería de tejidos en una mujer de 30 años con broncomalacia en etapa terminal . Se creó un andamio de ECM eliminando las células y los antígenos del MHC de una tráquea donada por humanos, que luego fue colonizada por células epiteliales y condrocitos derivados de células madre mesenquimales cultivados a partir de células del receptor. [57] El injerto reemplazó su bronquio principal izquierdo, proporcionando inmediatamente una vía aérea funcional, y retuvo su apariencia normal y función mecánica después de cuatro meses. [57] Debido a que el injerto se generó a partir de células cultivadas del receptor, no se necesitaron anticuerpos anti-donante ni fármacos inmunosupresores , un gran paso hacia la regeneración pulmonar personalizada.
Una investigación de 2010 llevó esto un paso más allá al utilizar el andamio ECM para producir pulmones enteros in vitro para trasplantarlos a ratas vivas. [58] Estos permitieron con éxito el intercambio de gases, pero solo durante breves intervalos de tiempo. [58] Sin embargo, este fue un gran salto hacia la regeneración pulmonar completa y los trasplantes para humanos, que ya ha dado un paso más con la regeneración pulmonar de un primate no humano. [59]
La fibrosis quística es otra enfermedad de los pulmones, que es muy mortal y está genéticamente ligada a una mutación en el gen CFTR . A través del crecimiento in vitro del epitelio pulmonar específico del paciente, se ha logrado tejido pulmonar que expresa el fenotipo de fibrosis quística. [60] Esto es para que el modelado y las pruebas farmacológicas de la patología de la enfermedad se puedan realizar con la esperanza de aplicaciones médicas regenerativas.
Pene
El pene se ha regenerado con éxito en el laboratorio. [14] El pene es un órgano más difícil de regenerar que la piel, la vejiga y la vagina, debido a la complejidad estructural. [14]
Nervios espinales
Un objetivo de la investigación sobre lesiones de la médula espinal es promover la neurorregeneración , la reconexión de los circuitos neuronales dañados. [61] Los nervios de la columna son un tejido que requiere una población de células madre para regenerarse. En 2012, un bombero polaco Darek Fidyka , con paraplejía de la médula espinal, se sometió a un procedimiento que consistía en extraer células envolventes olfativas (OEC) de los bulbos olfatorios de Fidyka e inyectar estas células madre, in vivo, en el sitio de la lesión anterior. Fidyka finalmente ganó sensación, movimiento y sensación en sus extremidades, especialmente en el lado donde se inyectaron las células madre; también informó haber ganado la función sexual. Fidyka ahora puede conducir y caminar una cierta distancia con la ayuda de un marco. Se cree que es la primera persona en el mundo en recuperar la función sensorial de una ruptura completa de los nervios espinales. [62] [63]
Timo
Investigadores de la Universidad de Edimburgo han logrado regenerar un órgano vivo. El órgano regenerado se parecía mucho a un timo juvenil en términos de arquitectura y perfil de expresión génica. [64] El timo es uno de los primeros órganos en degenerar en individuos sanos normales.
Vagina
Entre los años 2005 y 2008, cuatro mujeres con hipoplasia vaginal por agenesia mülleriana recibieron vaginas regeneradas. [65] Hasta ocho años después de los trasplantes, todos los órganos tienen una función y estructura normales. [14]
Ver también
- Ingeniería de tejidos
Referencias
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Una vez completado el proceso de reparación, la estructura y función del tejido lesionado son completamente normales. Este tipo de regeneración es común en situaciones fisiológicas. Ejemplos de regeneración fisiológica son el reemplazo continuo de células de la piel y la reparación del endometrio después de la menstruación. La regeneración completa puede ocurrir en situaciones patológicas en tejidos que tienen buena capacidad regenerativa.
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Laboratorio de regeneración de extremidades UCI