Los tejidos cardíacos creados mediante ingeniería necesitan un constante flujo de oxígeno y nutrientes para poder sobrevivir una vez injertados en el corazón. En un intento por resolver este problema, un grupo de investigadores de la Universidad Ben-Gurion de Negev, la Universidad de Tel-Aviv y el Centro Médico de la Universidad de Soroka en Israel han desarrollado un método que utiliza el cuerpo como bio-reactor para construir vasos sanguíneos funcionales dentro de un parche cardíaco creado a partir de ingeniería biológica. Los resultados, publicados esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, representan un paso crucial hacia la creación de materiales biológicos capaces de reparar los tejidos cardíacos dañados.

Varios laboratorios a lo largo del mundo han estado trabajando para encontrar la forma de crear tejidos cardíacos vivos mediante la implantación de un andamiaje tridimensional con células del músculo cardíaco o con células madre que se puedan acabar transformando en este tipo de células miocitas cardíacas. “En lo que no se han centrado de forma general es en las estrategias para crear la infraestructura capaz de dar apoyo a estas miocitas,” afirma Frederick Schoen, profesor de ciencias de la salud y tecnología en a Escuela Médica de Harvard y el Brigham and Women’s Hospital. Esta infraestructura incluye vasos sanguíneos que lleven oxígeno a las miocitas inmigrantes al tiempo que intentan integrarse con el tejido cardíaco ya existente. Sin este apoyo vascular, la mayoría de las células implantadas acabarán muriendo.

“Dentro de un corazón saludable, cada célula miocita está flanqueada por dos capilares,” afirma Gordana Vunjak-Novakovic, profesora de ingeniería bioquímica en la Universidad de Columbia. En los implantes sin vasos sanguíneos, sólo las células más externas son capaces de obtener oxígeno. Como resultado, estos parches “se parecen a un caramelo M&M,” afirma Vunjak-Novakovic. “Células saludables por fuera, células muertas por dentro.”

Para favorecer la vascularización en estos parches cardíacos, los investigadores israelíes aplicaron factores de crecimiento en los andamiajes implantados con miocitas, para así promover la supervivencia celular y el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos. Después implantaron cada parche cardíaco dentro del epiplón de una rata viva, la membrana rica en vasos sanguíneos que conecta y da apoyo a los órganos abdominales. Después de una semana, los parches se vieron poblados con vasos sanguíneos maduros. Más tarde los investigadores escindieron los parches vascularizados y los transplantaron en los corazones de ratas con infartos de miocardio. Un mes después, los parches no sólo habían sobrevivido sino que se habían integrado bien con el tejido cardíaco del animal. Los parches lograron mejorar la actividad cardiaca de las ratas, las miocitas formaron fibras musculares capaces de contraerse, y los investigadores hayaron glóbulos rojos dentro de los vasos sanguíneos, “lo que significa que ellos, también, acabaron siendo totalmente funcionales,” afirma Smadar Cohen, profesora de ingeniería biotecnológica en la Universidad Ben-Gurion y autora senior del estudio.

Vunjak-Novakovic se muestra muy entusiasmado con la investigación. “Han puesto a la naturaleza a trabajar para ellos,” afirma. “Y han demostrado que la distribución vascular supone una gran diferencia dentro de la funcionalidad de los tejidos cardíacos creados a partir de ingeniería.”

De alguna forma, los vasos sanguíneos puede que sean más importantes que las miocitas. “Ese es uno de los temas más importantes de los que no nos solemos atrever a hablar,” afirma Schoen desde Harvard. “Nadie sabe si las miocitas son necesarias. Quizás si inyectásemos algo que revascularice el área dañada del corazón, puede que sea todo lo que necesitamos hacer.”

De hecho, en el estudio de Cohen, las ratas que recibieron un parche vascularizado sin miocitas también mostraron mejoras en su función cardiaca. Estos parches sin células miocitas también se integraron con el tejido local y lograron endurecer la cicatriz que queda después de un infarto. Ese reforzamiento por sí solo puede que ayude a mejorar la elasticidad de la pared cardiaca dañada y, por tanto, mejore la contractibilidad, afirma Cohen.

Con o sin miocitas, el método aún no está listo para aplicarse en la clínica. “Es un avance significativo dentro de la investigación que demuestra un método para cultivar vascularización dentro de un tejido creado a partir de ingeniería,” afirma Schoen. “No obstante, no estamos significativamente cerca de lograr crear parches de músculo cardiaco para pacientes con enfermedades del corazón.” Por un lado, la estrategia requiere dos rondas de cirugía: una para implantar el parche en el abdomen y otra para trasladarlo al corazón. Y Cohen señala que los pacientes con enfermedades coronarias generalmente no están en condiciones de tolerar ese tipo de tratamiento tan invasivo.

Sin embargo, el modelo podría ayudar a los científicos a comprender mejor los mecanismos moleculares que provocan la vascularización—y eso podría llevar al cultivo de parches con vasos sanguíneos antes de proceder a su implante. Mejor aún, afirma Cohen, sería crear un material que indujese la regeneración del corazón por sí solo—algo en lo que ella y sus colegas están trabajando. “Creo que todos estos enfoques deberían ser técnicamente posibles,” afirma Cohen. “Sólo necesitamos mejorar los procesos científicos para conseguir el mejor de todos.”