Por primera vez, un grupo de investigadores ha construido un pulmón funcional mediante el cultivo de células en el esqueleto de un donante de pulmón. El órgano de ingeniería fue trasplantado en una rata viva, donde logró intercambiar dióxido de carbono con oxígeno en la sangre—como lo hace un pulmón normal—durante dos horas. El estudio es la primera prueba de que los viejos andamios de un pulmón se pueden utilizar como andamios sobre los que cultivar un nuevo tejido pulmonar.

El tejido pulmonar no se regenera, por lo que la única manera de reemplazar un pulmón dañado, por ejemplo en los pacientes que sufren de enfisema y fibrosis quística, es mediante un transplante. "Sin embargo es un procedimiento difícil y no hay la suficiente cantidad de pulmones como para hacer todos los trasplantes", afirma Laura Niklason, profesora de anestesiología y biomedicina en la Universidad de Yale, y autora correspondiente del estudio. Sólo alrededor del 10 por ciento de los pacientes que han sido sometidos a un trasplante sobreviven después de 10 años, siendo las infecciones y el rechazo de órganos los mayores problemas a los que se enfrentan. El cultivo de pulmones mediante la combinación de un pulmón de un donante en el que se siembren células del propio pulmón del paciente podría disminuir las posibilidades de rechazo y, potencialmente, mejorar el éxito de los trasplantes de pulmón.

"Creo que es un trabajo pionero", afirma Peter Lelkes, catedrático Calhoun Chair de ingeniería de tejidos celulares en la Universidad Drexel. "Nadie se ha atrevido ni ha tenido éxito a la hora de implantar un órgano tan complejo, creado a partir de un tejido, logrando mantener con vida al animal."

Para lograrlo, el equipo extrajo los pulmones de ratas muertas y se extrajeron las células utilizando una mezcla de detergentes. "Las células son sólo sacos acuosos", señala Niklason. "Cuando se eliminan con detergentes, lo que queda atrás es el esqueleto." Unas células fetales de pulmón, junto a células de vasos sanguíneos, se inyectaron en el andamio y se incubaron en un bio-reactor—una máquina que proporcionó asistencia respiratoria mecánica al pulmón durante una semana. Cuando acabó la semana, las células se habían multiplicado, diferenciado, y habían cubierto el andamio. "Proporcionamos la combinación adecuada de células y las condiciones correctas, y las células de algún modo averiguaron lo demás—se fueron a los lugares adecuados", afirma Thomas Petersen, investigador de Yale y primer autor del estudio.

El pulmón reconstruido fue implantado en una rata y conectado a las vías respiratorias, así como a los vasos sanguíneos principales. La sangre que salía del pulmón implantado era rica en oxígeno, demostrando así que el pulmón podía reemplazar el dióxido de carbono con el oxígeno al tiempo que la sangre pasa por él. El pulmón implantado logró la meta del equipo: intercambiar gases durante dos horas. El trabajo se publicó hoy en Science Express.

Recientemente, otros grupos han utilizado similares andamios "descelularizados" para cultivar tejidos de corazón e hígado animales. Los pulmones son más complejos que cualquiera de estos órganos, puesto que contienen varios tipos distintos de células que forman una serie de capilares delicados, similares a cabellos, y un laberinto de sacos de aire ramificados. Los intentos anteriores por crear tejido pulmonar en el laboratorio sólo han logrado producir pequeñas muestras de células.

Este método demuestra un gran potencial para la regeneración de órganos, aunque el equipo está aún a cierta distancia de lograr crear pulmones humanos a partir de andamios repoblados. Por ahora, el equipo espera poder diseñar un pulmón que dure más tiempo al ser implantado en ratas. Uno de los próximos pasos inmediatos del equipo, afirma Petersen, consiste en optimizar la capa de células en los vasos sanguíneos, y garantizar que la sangre no sale de los vasos y entra en las vías respiratorias.

"Espero que todo esto se convierta en una realidad clínica pronto", asegura Lelkes. "No creo que esto vaya a suceder mañana, sino que es algo que espero lograr ver a lo largo de mi vida."

"Siendo realistas, probablemente pasarán 20 años antes de que lo logremos", afirma Niklason. "Hay algunos avances dentro del campo de la biología de células madre y la biología de células de pulmón que todavía tienen que darse. Estamos a sólo una pieza del rompecabezas".