Se los puede diseñar para expresar proteínas compatibles con células en sus superficies, y “convenciéndolas” un poco, se las puede transformar en estructuras complejas semejantes al tejido. Los estudios preliminares demuestran que andamios hechos de un tipo de virus llamado bacteriófago (o fago) que infecta a la bacteria pero que no puede invadir a las células de animales, puede soportar el crecimiento y organización de células nerviosas.
Los investigadores que trabajan con la manipulación de tejidos esperan, eventualmente, poder utilizar las células del mismo paciente para cultivar tejido de reemplazo para daño en corazones, hígados y nervios. Pero ha resultado difícil imitar la estructura y función del tejido corporal. Matrices de proteínas fibrosas de soporte sustentan las células del corazón, los pulmones y otros tejidos del cuerpo. Estos andamios proveen soporte estructural y señales químicas que permiten que el tejido del órgano o del nervio funcione adecuadamente.
Algunos ingenieros biológicos están utilizando andamios hechos de polímeros para tratar de imitar la matriz de soporte del tejido verdadero. En vez de eso, Seung-Wuk Lee, un bio-ingeniero en la University of Califo ia, Berkeley, optó por los virus. Él dice que “los virus son elementos inteligentes. Una vez que construyes el genoma, puedes crear miles de millones de fagos, y son elementos auto duplicantes”. El fago con el cual trabaja Lee, llamado M13, es largo y delgado como las fibras de proteína que componen las matrices celulares dentro del cuerpo.
Primero, Lee y su compañera Anna Merzlyak manipularon genéticamente al M13 para que exhibiera proteínas compatibles con los nervios, en su capa exterior. Se sabe que estas proteínas ayudan a que las células nerviosas se multipliquen, se adhieran y se prolonguen dando lugar a formas largas, semejantes a fibras. Luego, los investigadores cultivaron una gran cantidad de virus en células bacteriales huéspedes y los sumergieron en una solución que contenía células progenitoras neurales. Estas células están más desarrolladas que las células madre pero todavía son jóvenes y precisan que las convenzan para formar tejidos nuevos. Dentro de la solución, los virus se alinean como un cristal líquido, dice Lee. Merzlyak y él usaron pipetas para inyectar la solución en agar-agar, un medio de cultivo de células parecido a la gelatina, y los virus crearon fibras prolongadas, parecidas a los nervios, que se intercalan con las células. Las células progenitoras se multiplicaron y desarrollaron prolongaciones largas, características en las neuronas. Lee dice que el fago es apropiado para crear estructuras largas, semejantes a las fibras como el tejido nervioso pero que también se los puede usar para estructuras más complejas al variar su concentración o manipular su posición mediante un campo magnético.
Lee no es el primero que utiliza un virus como material de manipulación. Otros investigadores utilizaron el mismo virus para fabricar electrodos de baterías. La pionera de usar virus de esta manera fue Angela Blecher, actualmente profesora de ciencia de los materiales e ingeniería y de ingeniería biológica en el MIT, y esta fue la base del trabajo de investigación de Lee para graduarse, mientras estuvo en el laboratorio de ella. Los fagos manipulados genéticamente ya fueron aprobados como conservante antibacteriano para alimentos por el Departamento de Medicación y Alimentos de Estados Unidos; por ejemplo, para usarse en fiambres para el almuerzo como la salchicha mortadela. También se está estudiando a los fagos como tratamiento potencial para infecciones bacterianas crónicas.
Robert Langer, profesor del MIT, dice que el trabajo de Lee es interesante desde la perspectiva de los materiales, pero advierte que se debe establecer su practicidad a través de estudios in vivo.
Lee dice que lo siguiente que planea su grupo es establecer la seguridad de andamios de fagos en animales vivos. El M13 tiene un buen registro de seguridad y es incapaz de infectar a las personas. De todos modos, los investigadores de Berkeley necesitarán investigar cómo responde el sistema inmune del animal a los andamios de virus y probar que alientan la regeneración de nervios cuando están dentro del cuerpo. Lee espera que el sistema viral se utilice eventualmente para regenerar neuronas en pacientes con daño en la médula espinal.