La tráquea sintética fue creada en su totalidad en el laboratorio, usando un andamio construido a partir de un polímero poroso y tejido cultivado a partir de células madre del propio paciente dentro de un biorreactor diseñado para proteger el órgano y promover el crecimiento celular.
La cirugía fue realizada el mes pasado por Paolo Macchiarini en el Hospital Universitario de Karolinska en Huddinge, Estocolmo. El paciente ha experimentado una recuperación completa y ya le han dado de alta del hospital.
La estructura de la tráquea fue construido por un equipo dirigido por Alexander Seifalian, profesor de nanotecnología y medicina regenerativa del University College de Londres. El tejido se cultivó sobre la matriz a partir de las células madre del propio paciente utilizando el biorreactor 'InBreath' de Harvard Bioscience. La matriz fue sembrada con una solución de células madre extraídas de la médula ósea del paciente, y se mantuvo a temperatura cálida y estéril a medida que la estructura rotaba en el interior del biorreactor y las células se convertían en tejidos. El proceso completo duró cerca de dos semanas.
El trasplante supone un momento significativo para la medicina regenerativa, afirma A old Kriegstein, director del Centro Broad para la Medicina Regenerativa y la Investigación de Células Madre de la Universidad de Califo ia en San Francisco. "Encontrar formas de que las células madre se puedan utilizar para diseñar piezas de recambio" es exactamente lo que la medicina regenerativa promete, señala Kriegstein.
Sin embargo, Kriegstein explica que una tráquea supone "relativamente poco esfuerzo", ya que es ante todo un órgano mecánico, un conducto de aire. La construcción de algo tan complejo como un pulmón o un riñón, sería mucho más difícil, según afirma.
Los órganos artificiales serían superiores a los órganos de donante común por varias razones. Se pueden crear más rápidamente, a menudo antes de lograr encontrar a un donante de órganos; puesto que se crean a partir de células del propio paciente, tampoco requieren el uso de peligrosos fármacos inmunosupresores para evitar el rechazo.
Los órganos de reemplazo ya han sido cultivados e implantados con anterioridad, utilizando células de un paciente y un órgano de donante sin su tejido, usando el cartílago restante como matriz para el crecimiento del tejido. En 2006, un equipo del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa de Pittsburgh implantó con éxito vejigas cultivadas en el laboratorio en niños con espina bífida. Las matrices sintéticas ya se habían creado, aunque no se habían utilizado para reemplazar a un órgano humano.
Para la construcción de la tráquea, Seifalian y su equipo utilizaron un polímero con millones de pequeños agujeros para proporcionar lugares en los que las células madre del paciente pudieran echar raíces.
En primer lugar, Seifalian y su equipo crearon un molde de vidrio de la tráquea del paciente a partir de tomografías computarizadas. Después, cortaron varias tiras de un polímero y las envolvieron alrededor del modelo para crear los anillos de cartílago que proporcionan la resistencia estructural de la tráquea. Más tarde sumergieron el modelo en una versión líquida del mismo polímero, que había sido mezclada con sal. Finalmente, lo lavaron todo en una solución que disolvió las sales e hizo que el polímero líquido pasase a adoptar una forma esponjosa que se asemeja a una tráquea orgánica.
Una vez construida la estructura de la tráquea, se cultivaron tejidos vivos en la parte superior del mismo usando el biorreactor 'InBreath' de Harvard Bioscience, un dispositivo del tamaño de una caja de zapatos en el que se montó la tráquea "casi de la misma manera en que se pincha un pollo en el asador", afirma David Green, presidente de Harvard Bioscience. Después, se colocó una solución de células madre de la médula ósea del paciente sobre la tráquea sintética y se giró la matriz al tiempo que se mantenía estéril y a temperatura cálida. La solución incluyó productos químicos destinados a convencer a las células a diferenciarse en los tipos de células que se encuentran en la tráquea. Los tejidos tardaron cerca de dos días en formarse.
La construcción de las matrices fue lenta porque esta era la primera vez que se llevaba a cabo algo así, explica Seifalian. En el futuro, según afirma, se podría construir una estructura completa a partir de tomografías en dos días.