Dichas células podrían utilizarse algún día para crear vasos sanguíneos en tejidos creados mediante ingeniería, o ser administradas a los pacientes directamente para reparar las lesiones aparecidas después de un ataque al corazón o una apoplejía, devolviendo el suministro de sangre a los órganos dañados.
“[Finalmente], lo que queremos es ser capaces de inyectar compuestos acuosos de este tipo de células en personas que hayan sufrido ataques al corazón, y permitir que estos tejidos se recuperen mediante el flujo sanguíneo renovado,” afirma Daylon James, profesor de investigación asistente en el departamento de medicina reproductiva en el Weill Co ell Medical College, y que dirigió la investigación.
Nuestros cuerpos albergan miles de millones de células endoteliales, que se alinéan en el interior de los vasos sanguíneos. Esta vasta red es responsable del mantenimiento de la salud vascular, controlando la presión sanguínea, gestionando la coagulación, y haciendo que aparezcan nuevos vasos sanguíneos. Aunque los investigadores ya saben cómo convertir células madre embrionarias en células endoteliales, el reto hasta ahora consistía en una cuestión de compromiso y escala. Una vez que las células madre se convierten en endoteliales, es muy difícil hacer que permanezcan en ese estado. Hacer que las células endoteliales aumenten hasta cifras lo suficientemente grandes como para construir vasos sanguíneos artificiales ha sido otro de los obstáculos más importantes.
Mientras que los métodos previos producían alrededor de 0,2 células endoteliales por cada célula madre embrionaria, James y sus colegas han encontrado una forma mucho más eficiente para fabricar células endoteliales comprometidas. La nueva técnica produce siete células endoteliales por cada célula madre, según un estudio publicado en la edición online avanzada de la revista Nature Biotechnology. Cuando estas células diferenciadas fueron inyectadas en ratones, formaron diminutas estructuras con el aspecto de capilares.
Para crear el nuevo método, el equipo primeramente desarrolló una forma de identificar las células endoteliales entre distintos cultivos de células madre embrionarias diferenciables. James reconoció un gen llamado VE-cadherin que sólo aparece en las células endoteliales, lo que lo convierte en un marcador ideal. Después creó genéticamente una proteína fluorescente verde que se encendiese sólo en las células madre embrionarias cuando el VE-cadherin se expresase, señalizando así en tiempo real que la célula madre se ha diferenciado en una célula endotelial.
Después los investigadores buscaron disparadores moleculares que aumentasen significativamente la diferenciación y producción endotelial. Shahin Rafii, profesor de medicina en el Weill Co ell Medical College, así como investigador en el Instituto Médico Howard Hughes, seleccionó cuidadosamente varios medicamentos y pequeñas moléculas, después puso a prueba sus efectos en cultivos de células madre embrionarias. Rafii descubrió un candidato en particular que aumenta significativamente la producción de células endoteliales diferenciadas y comprometidas.
Esta molécula, que responde al nombre técnico de SB431542, es conocida por su capacidad para inhibir la TGF-beta, una proteína involucrada en la diferenciación y proliferación de células. Los investigadores descubrieron que eran capaces de obtener una mayor producción de células endoteliales si en primer lugar permitían que la TGF-beta actuase sin ser interrumpida, después introdujeron la molécula inhibidora para apagar la TGF-beta justo en el momento preciso. La exposición durante un tiempo apropiado ante el inhibidor de la TGF-beta hizo que aumentase la producción de células endoteliales 36 veces.
Este incremento podría tener una gran importancia clínica, afirma Joseph Wu, profesor asistente de medicina y radiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford. “Este nuevo protocolo es un avance significativo, y un muy buen proceso de amplificación, puesto que para poder traducir la terapia a los humanos y a los animales, hay que escalar las cifras,” afirma Wu, que no estuvo involucrado en el estudio. Los injertos de corazón para tratar las enfermedades cardiovasculares, por ejemplo, requerirían entre 20 y 50 millones de células, señala.
En la actualidad los investigadores planean determinar si las células pueden realmente restaurar el flujo sanguíneo en los tejidos dañados mediante su inyección en animales heridos. El grupo también está trabajando para cultivar células endoteliales dentro de vasos sanguíneos funcionales in vitro, sobre andamiajes tridimensionales que simulen las condiciones reales del cuerpo. Sina Rabbany, profesor de bioingeniería en la Universidad Hofstra, está diseñado unos andamios poliméricos, y además está cultivando células endoteliales sobre injertos de células musculares.
“Casi todas las partes del cuerpo necesitan suministro vascular, y las células endoteliales son los bloques de construcción de ese tipo de suministro,” afirma Rabbany. “Así que ahora que podemos crear estas células, ¿cómo podemos hacer que crezcan dentro de un ento o de 3-D y hacer conductos que lleven la sangre, y proporcionen oxígeno y nutrientes a las otras células? Tanto si quieres cultivar un páncreas para la diabetes, o ayudar a tratar el Parkinson, todas las células del cuerpo humano están junto a una célula entotelial.”