Medicina regenerativa: la promesa de deshacer las destrucciones del tiempo

En muchos sentidos, el cuerpo humano es como cualquier otra máquina porque requiere combustible y mantenimiento constantes para que siga funcionando. Gran parte de esto ocurre sin nuestra intervención más allá de que elijamos qué comer ese día. Hay momentos, sin embargo, cuando debido a un accidente, enfermedad física o envejecimiento, los mecanismos de reparación automática de nuestro cuerpo se ven superados, no pueden realizar su tarea correctamente o no logran reparar el daño por completo.

La mayoría de nosotros sabemos que a los lagartos les pueden volver a crecer las colas, algunas estrellas de mar se regeneran en tantas estrellas nuevas como las piezas en las que fueron cortadas, y un lagarto axilar puede regenerar extremidades e incluso partes de su cerebro. Sin embargo, los humanos también tenemos una capacidad regenerativa asombrosa, aunque para nosotros está mayoritariamente contenida en el hígado, que puede regenerarse incluso cuando se eliminan las tres cuartas partes.

En el campo de la medicina regenerativa, el objetivo es estimular la regeneración en los tejidos dañados o reemplazar los órganos y tejidos dañados por otros desarrollados externamente, utilizando el material genético del propio paciente. Esto podría ofrecernos un futuro en el que los órganos de reemplazo estén siempre disponibles a pedido, y muchos tipos de lesiones ya no sean permanentes, incluida la parálisis.

Todo comienza con el conocimiento.

Nuestro nivel de comprensión de la fisiología humana y de los animales en general se ha expandido enormemente desde principios del siglo XX, cuando la tecnología nos permitió examinar el mundo microscópico con más detalle que nunca. Aunque la ciencia médica empírica vio sus comienzos en la civilización sumeria del tercer milenio antes de Cristo, nuestra comprensión generalizada de los procesos y componentes que subyacen al funcionamiento del cuerpo es significativamente más reciente.

El ADN fue aislado por primera vez en 1869 por Friedrich Miescher, pero su estructura no fue descrita hasta 1953. Este descubrimiento sentó las bases para el campo de la biología molecular, que busca comprender la base molecular de la actividad biológica. En cierto sentido, este momento puede verse como transformador, como la transición de la mecánica clásica a la mecánica cuántica, en el sentido de que cambió el enfoque de las observaciones macroscópicas a una comprensión más fundamental de esas observaciones.

Población japonesa por grupo de edad. (Crédito: OurWorldInData.org)

Esto nos ha permitido aumentar enormemente nuestra comprensión de cómo responde exactamente el cuerpo al daño y la base molecular de los procesos regenerativos, así como por qué los humanos generalmente no pueden regenerar las extremidades dañadas. Más tarde, en 1999, el término "medicina regenerativa" fue acuñado por William A. Haseltine, quien escribió un artículo en 2001 sobre lo que prevé incluir en el término. Este sería el tratamiento no solo de lesiones y traumas por accidentes y enfermedades, sino también de condiciones relacionadas con el envejecimiento que abordarían la amenazante crisis demográfica a medida que la edad promedio de la población mundial continúa aumentando.

El estado del arte en medicina regenerativa en 2015 fue cubierto por Angelo S. Mao et al. (2015). Esto cubre métodos regenerativos que involucran tejidos y órganos cultivados externamente o la estimulación de habilidades regenerativas innatas. Su artículo incluye la disciplina biomédica de la ingeniería de tejidos debido a la amplia superposición con el campo de la medicina regenerativa. A pesar de la gran demanda de tiempo y dinero para llevar un medicamento regenerativo al mercado, Mao et al. enumere los productos aprobados por la FDA en ese momento:

Productos regenerativos aprobados por la FDA en 2015. (Crédito: Angelo S. Mao et al., 2015)

Aunque estos no eran productos milagrosos por ninguna imaginación, demuestran la efectividad de estos enfoques, mostrando una efectividad similar o mejor que los productos existentes. Si bien llevar las células al área afectada donde pueden inducir la reparación es parte de la estrategia, otra parte esencial involucra la matriz extracelular (MEC). Estas son estructuras esenciales de muchos tejidos y órganos del cuerpo que no solo brindan apoyo, sino que también desempeñan un papel en el crecimiento y la regeneración.

Sin embargo, ECM no es celular y, como tal, se considera un "dispositivo médico". Desempeñan un papel en, p. la curación de la piel para evitar la formación de tejido cicatricial, pero también en el andamiaje de ese otro aspecto tentador de la medicina regenerativa: el crecimiento de órganos de reemplazo completos y partes del cuerpo dentro o fuera del cuerpo del paciente utilizando sus propias células. Por ejemplo, Mase Jr, et al. (2010) informan sobre un infante de marina estadounidense de 19 años a quien una explosión le destruyó parte del músculo del muslo derecho. Cuatro meses después de que se implantara en la zona una MEC extraída de la mucosa intestinal de un cerdo, se detectó un nuevo crecimiento gradual del tejido muscular.

Un área importante de investigación aquí es el desarrollo de andamios sintéticos similares a ECM, ya que esto haría que el proceso fuera más rápido, más fácil y más versátil. Los andamios sintéticos facilitan el proceso de crecimiento de estructuras más grandes in vitro significativamente más fácil también, lo cual es necesario para permitir el crecimiento de órganos como riñones, corazones, etc. Idealmente, estos órganos serían cultivados mediante células madre pluripotentes inducidas (iPS), que son las propias células del paciente que se devuelven a un estado anterior de especialización.

Intercambio de piezas

No se sorprenda de que, como campo que une casi todos los campos que de alguna manera se relacionan con la biología (humana), la medicina regenerativa no es fácil. Si bien una cosa es estudiar un sistema en funcionamiento, es un nivel completamente diferente crecer desde cero. Es por eso que sería tan bueno tener un suministro esencialmente interminable de órganos de reemplazo simplemente cultivando nuevos a partir de células iPS, la complejidad de un órgano funcional que hace esto actualmente está fuera de nuestro alcance.

Básicamente, cuanto menos complicado es el órgano o tejido, más fácil es crecer in vitro. Idealmente, solo consistiría en un solo tipo de célula y crecería felizmente en cualquier entorno de crecimiento sin la necesidad de un ECM. Los objetivos atractivos aquí son, por ejemplo, la córnea, donde el número de personas en lista de espera para un trasplante de córnea supera significativamente a las córneas de donantes.

En una revisión de Mobaraki et al. (2019), se están considerando los muchos reemplazos de córnea actualmente aprobados, así como los nuevos métodos que se están estudiando. Aunque las córneas artificiales se han utilizado durante años, sufren una variedad de problemas, incluidos problemas de biocompatibilidad y otros que impiden la función a largo plazo. El uso de córneas de donantes tiene como principal preocupación la escasez. La investigación regenerativa actual se centra en las células madre que se encuentran en la zona límbica (LSC). Estos parecen prometedores para la reparación de defectos oculares que se han estudiado desde 1977.

El desarrollo de encuestas de reconstrucción de la superficie ocular que comenzó con el trasplante conjuntival autólogo en un paciente con quemadura alcalina bilateral en 1977 y ha continuado con otros métodos, especialmente la regeneración de extremidades durante las últimas cuatro décadas. (Crédito: Nakamura et al., 2016).

Los LSC desempeñan un papel en las capacidades regenerativas regulares de la córnea y proporcionan un punto de partida para cultivar una córnea de reemplazo o para reparar la córnea dañada, junto con la adición de un ECM según sea necesario. Esto se puede hacer en combinación con la inhibición de la respuesta inmunitaria local, que promueve la cicatrización natural de heridas. Aun así, aún queda mucha más investigación por hacer antes de tratamientos viables o reparación de la córnea. en el instante, o para cultivar un sustituto in vitro puede ser aprobado por la FDA o equivalente nacional.

Un escenario similar se puede ver con el desarrollo de la piel artificial, donde afortunadamente, debido a la gran disponibilidad de piel en el cuerpo de un paciente, los injertos (autógrafos) suelen ser posibles. Aun así, la aplicación de reemplazos de piel diseñados (ESS) parecería ser superior. Este enfoque no requiere la eliminación de piel (epidermis) en otra parte y limita la cantidad de formación de cicatrices. Se trata de colocar una MEC a base de colágeno en la herida, que opcionalmente se siembra con queritanocitos (precursores de la piel), lo que acelera el cierre de la herida.

Aquí el andamiaje demostró ser fundamental en la regeneración de la piel, según lo informado por Tzeranis et al. (2015). Esto respalda la evidencia de otros estudios que muestran que la adhesión celular a la MEC es esencial en la regulación y el desarrollo celular. Con los cambios recientes, parece que tanto la formación de folículos pilosos como los problemas de los nervios pueden resolverse.

Aún queda un largo camino por recorrer

Probablemente pasará mucho tiempo antes de que podamos hacer crecer algo como un corazón de reemplazo a partir de las propias células iPS de un paciente. Las investigaciones recientes se han centrado principalmente en la descelularización (dejando solo la MEC) de un corazón existente y su repoblación con células nativas (p. ej., Gálvez-Montón et al., 2012). Por ejemplo, al crear un andamio sintético y poblarlo con células derivadas de las células iPS de un paciente, se podría idear un tratamiento factible.

Quizás más fácilmente traducida al tratamiento estándar es el resurgimiento de los nervios en la médula espinal después de un trauma, con un artículo reciente de Álvarez et al, (2021) (comunicado de prensa) que cubre los avances recientes en el uso de andamios artificiales que promueven la regeneración nerviosa, reducen cicatrización y promueve los vasos sanguíneos. Esto ofrece la esperanza de que algún día mis lesiones en la médula espinal puedan repararse por completo.

Si tuviéramos que volver a la comparación del “cuerpo como una máquina”, entonces el cuerpo humano es menos un automóvil o una pieza de maquinaria pesada, y más un dispositivo pegado con circuitos y componentes complejos en su interior. Con este salto en la complejidad surge la necesidad de un nivel más profundo de comprensión y herramientas cada vez más avanzadas para que las reparaciones se puedan realizar de manera eficiente y con buenos resultados.

Aun así, la medicina regenerativa ya está salvando la vida de, por ejemplo, quemaduras hoy y mejorando la vida de muchos otros. A medida que los avances en la investigación continúen traduciéndose en tratamientos, deberíamos ver un cambio gradual de "tendrás que aprender a vivir con eso" a un más optimista "dale algo de tiempo para que vuelva a crecer", como en el caso de un veterano lesionado o víctima de un accidente.

[Heading image: Longitudinal spinal cord section treated with the most bioactive therapeutic scaffold. Regenerated axons (red) regrew within the lesion. (Credit: Samuel I. Stupp Laboratory/Northwestern University)]

Victoria Prieto
Victoria Prieto

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