Con el objetivo de llegar a diseñar órganos, como hígado, o riñón, a partir de las propias células madre de un paciente, o ayudar a regenerar tejidos dañados por enfermedades, como la osteoporosis y la artritis, un nuevo estudio de la Universidad de California, en Los Ángeles (UCLA), se acerca un poco más a estas posibilidades, proporcionando una mejor comprensión de cómo se forma y organiza el tejido en el organismo. La investigación, que ha sido publicada en Circulation Research, es una colaboración entre la Escuela de Medicina David Geffen, y el Centro Henry Samueli de Ingeniería y Ciencia Aplicada, ambos de la UCLA.
El equipo de investigadores de la UCLA descubrió que las células migratorias prefieren girar a la derecha cuando se enfrentan a cambios en su entorno. Los investigadores fueron capaces de traducir lo que estaba ocurriendo en las células para recrear esta asimetría izquierda-derecha a nivel del tejido, tal asimetría es importante en la creación de diferencias entre los lados derecho e izquierdo de estructuras como el cerebro y la mano.
Estos hallazgos sugieren un mecanismo, y un principio de diseño, para la ingeniería de tejidos, afirma la autora principal, la doctora. Linda L. Demer, profesora de Medicina, Fisiología y Bioingeniería en la Escuela de Medicina Geffen, quien añade que los tejidos y órganos no son simples colecciones de células, sino que requieren una arquitectura y diseño cuidadosos para funcionar normalmente.
Usando microtecnología, el equipo diseñó una superficie de cultivo en el laboratorio con la alternancia de bandas de sustratos proteicos, que atraían o repelían a las células, las células pueden encontrarse tales cambios superficiales cuando viajan a través del organimo. Los investigadores observaron que las células que migran mostraban una tendencia significativa a girar a la derecha unos 20 grados, y alinearse en largas filas paralelas, produciendo líneas en diagonal sobre toda la superficie.
'Hemos observado cómo estas células vasculares forman espontáneamente estructuras en los cultivos, y queríamos estudiar el proceso', explica el coautor Ting-Hsuan Chen, estudiante investigador graduado del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCLA, 'no sabíamos que nuestros sustratos darían lugar a la asimetría izquierda-derecha que se observó en las células. Fue completamente inesperado. Encontramos que las células demostraron la capacidad de distinguir la derecha de la izquierda, y de auto-organizarse en respuesta a cambios mecánicos en las superficies. Esto proporciona una idea sobre cómo comunicarse con las células en su idioma y así, empezar a enseñarles a producir tejido'.
Según los investigadores, las células pueden detectar sustratos por debajo de ellas, y esto influye en la dirección de la migración y en las estructuras que se forman en el organismo. De mayor interés, según los investigadores, es el hecho de que las células respondían a las líneas horizontales reorganizándose en franjas diagonales.
El equipo espera aprovechar este fenómeno con el fin de usar interfaces de sustrato para comunicarse con las células y darles instrucciones para producir las estructuras de los tejidos deseados para su remplazo. Mediante el ajuste de los sustratos, afirman los investigadores, existe el potencial para guiar las estructuras de las células y la forma del tejido. La siguiente etapa de la investigación será la de controlar y guiar a las células para auto-organizarse en dos dimensiones y, eventualmente, en tres dimensiones, en los patrones elegidos por los investigadores.
Este es uno de los primeros estudios que demuestran que el encontrar un cambio en la preferencia de sustrato puede desencadenar que una célula gire a la izquierda o a la derecha. También, es uno de los primeros estudios que muestran que las células pueden integrar la asimetría izquierda-derecha en una estructura modelada de líneas diagonales paralelas, parecidas a la arquitectura del tejido.
Esta investigación puede ayudar a la futura ingeniería de órganos a partir de células madre del mismo paciente, concluye Demer, esto es especialmente importante, dada la limitada oferta de donantes de órganos para el trasplante y los problemas de rechazo inmunológico.