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Un grupo de investigadores del Centro de Medicina Regenerativa (CReM), una empresa conjunta de la Universidad de Boston y el Centro Médico de Boston en Estados Unidos, han descubierto un nuevo método para injertar células artificiales en tejido pulmonar lesionado. Estos hallazgos podrían conducir a nuevas formas de tratar enfermedades pulmonares como el enfisema, la fibrosis pulmonar y la covid19.
Los dos estudios que describen las metodologías para diseñar células madre pulmonares y trasplantarlas a pulmones experimentales lesionados sin inmunosupresión se han publicado en 'Cell Stem Cell'. Durante más de 20 años, los científicos que dirigen este trabajo han buscado una forma de injertar células en tejidos pulmonares lesionados con el objetivo de regenerar las vías respiratorias o los alvéolos pulmonares.
Sospechaban que para que el injerto fuera duradero y funcional sería importante reconstituir los compartimentos de células madre o progenitoras del pulmón, también conocidos a veces como nichos de células madre. Se concentraron primero en desarrollar métodos de ingeniería de cada una de las células madre o progenitoras del pulmón en el laboratorio utilizando células madre pluripotentes, y después desarrollaron métodos para trasplantar estas células en modelos experimentales de ratón con pulmones lesionados.
En su estudio 'Airway Stem Cell Reconstitution by Transplantation of Primary or Pluripotent Stem Cell-Derived Basal Cells', los investigadores del CReM se centran en las vías respiratorias pulmonares. Estas vías respiratorias están revestidas por un epitelio que cuenta con células madre bien descritas denominadas 'células basales', que son las responsables de mantener estas vías respiratorias durante toda la vida.
"Al diferenciar células madre pluripotentes humanas y de modelos experimentales en células basales de las vías respiratorias en el plato de laboratorio, pudimos utilizar estas células para reconstituir el compartimento de células madre de las vías respiratorias de modelos lesionados 'in vivo' (en tejido vivo). El resultado fue el injerto de por vida de las células basales modificadas en un modelo inmunocompetente.
Como las células se injertaron como células basales, la célula madre normal de las vías respiratorias, fueron capaces de autorrenovarse o hacer copias de sí mismas dividiéndose y dando lugar a otros tipos celulares que, en conjunto, forman un epitelio funcional de las vías respiratorias", ha explicado el autor del artículo y catedrático de Medicina David C. Seldin de la Facultad de Medicina Chobanian & Avedisian de la Universidad de Boston y director del CReM, Darrell Kotton.
En su segundo artículo, 'Durable alveolar engraftment of PSC-derived lung epithelial cells into immunocompetent mice', los investigadores del CReM se centraron en los sacos de aire pulmonares, conocidos como alvéolos. Kotton y su equipo desarrollaron métodos para injertar células modificadas en los alvéolos, la región del pulmón responsable del intercambio gaseoso.
Las células injertadas formaron ambos tipos de células alveolares, denominadas neumocitos de tipo 1 y de tipo 2. Dado que los neumocitos de tipo 2 actúan como progenitores de los alvéolos pulmonares durante toda la vida, la formación de nuevos neumocitos de tipo 2 a partir de las células de ingeniería trasplantadas garantizó que las células se autorrenovaran y diferenciaran para mantener los alvéolos pulmonares durante mucho tiempo.
Los investigadores -autores del estudio- creen que la reconstitución de células madre y progenitoras pulmonares en las vías respiratorias y los alvéolos utilizando células creadas a partir de células madre pluripotentes es un hallazgo importante con muchas implicaciones para el futuro tratamiento de enfermedades pulmonares que impliquen lesiones, degeneración o mutaciones.
"Dado que las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) pueden generarse a partir de la sangre o la piel de cualquier individuo mediante una tecnología denominada reprogramación, esperamos que este trabajo ayude a allanar el camino hacia el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos en los que las iPSC puedan obtenerse a partir de cualquier paciente con enfermedad pulmonar" diferenciarse en células madre pulmonares en el laboratorio y utilizarse en trasplantes para reconstituir las vías respiratorias sanas y los tejidos epiteliales alveolares de forma duradera y funcional", ha destacado el primer autor del primer artículo y estudiante de doctorado de la Universidad de Boston en el laboratorio de Kotton, Martin Ma.
Según Kotton, estos trabajos representan la culminación de 20 años de investigación. "Aunque el tratamiento de enfermedades pulmonares como el enfisema, la fibrosis pulmonar y la Covid-19 requerirá mucha más investigación, tenemos la esperanza de que las personas con mutaciones genéticas que causan daños en las vías respiratorias o los alvéolos pulmonares, como los niños o los adultos con formas familiares de enfermedad pulmonar, puedan ser tratadas en el futuro con este tipo de enfoque", ha finalizado.