Las arterias bioingenierizadas muestran aplicaciones prometedoras para la cirugía cardiovascular

Los injertos vasculares sintéticos se han utilizado con éxito en entornos clínicos para la reparación de vasos de gran diámetro. Sin embargo, existe una disponibilidad limitada de injertos para vasos de pequeño diámetro, que son fundamentales para la cirugía de bypass coronario. La única opción clínicamente aprobada para el bypass vascular de pequeño diámetro actualmente implica el uso de un vaso sanguíneo de otra parte del cuerpo del paciente. Este método es invasivo y está limitado por la disponibilidad de vasos adecuados. Además, la calidad del injerto puede verse afectada si el paciente padece otras condiciones de salud.

Como alternativa, se pueden utilizar vasos sanguíneos de donantes, pero estos están sujetos a respuestas inmunitarias que pueden provocar el rechazo del injerto. Ensayos clínicos previos han logrado diseñar injertos venosos sintéticos para bypass vascular periférico mediante la recolección de células endoteliales venosas específicas del paciente. Ahora, los científicos han desarrollado un injerto vascular universal de pequeño diámetro utilizando células endoteliales arteriales (AEC) derivadas de células madre, lo que podría suponer un avance significativo en la cirugía de bypass vascular.

Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison (Madison, WI, EUA) se propusieron crear un injerto arterial de pequeño diámetro, listo para usar, que pudiera utilizarse fácilmente en aplicaciones clínicas. Diseñaron un pequeño injerto elaborado con ePTFE, un material poroso derivado del Teflón. Tras generar células endoteliales arteriales derivadas de células madre de alta calidad, el equipo desarrolló métodos para revestir estas células sobre los injertos de ePTFE. Una de las principales ventajas del uso de células madre pluripotentes es su capacidad de autorrenovación, lo que ofrece una fuente celular ilimitada y la posibilidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula humana. Sin embargo, los investigadores enfrentaron un desafío clave: el ePTFE es hidrofóbico y repele el agua, lo que dificulta la adhesión de las células al material del injerto.

Inspirándose en las proteínas adhesivas presentes en los mejillones, en particular la dopamina, una sustancia química presente en estas proteínas, el equipo utilizó un recubrimiento de doble capa con dopamina y vitronectina, otra proteína de adhesión celular, para facilitar la unión de las células AEC a la superficie interna de los injertos de ePTFE. Los injertos fueron sometidos a pruebas con flujo fisiológico generado por una bomba, y las células bioingenierizadas se mantuvieron estables y distribuidas uniformemente. Posteriormente, el equipo implantó los injertos en las arterias femorales de macacos Rhesus, un modelo de primate no humano de uso común debido a sus similitudes biológicas con los humanos. Para que cualquier trasplante sea exitoso, las células deben expresar el complejo mayor de histocompatibilidad (CMH), que incluye proteínas involucradas en la respuesta inmune y en el rechazo de cuerpos extraños.

En este estudio, los investigadores experimentaron con varias composiciones de injertos para evaluar el rechazo inmunológico: injertos de ePTFE sin recubrimiento, injertos recubiertos con AEC que expresaban CHM (tipo salvaje) y injertos recubiertos con AEC sin CHM (doble knockout). Los injertos se monitorearon cada dos semanas mediante imágenes de ultrasonido para verificar signos de fracaso, como estenosis, engrosamiento de la pared celular o trombosis (coágulos de sangre en el injerto). Sorprendentemente, el 50 % de los injertos doble knockout de CHM fallaron, como se informó en el estudio publicado en Cell Reports Medicine.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que las células asesinas naturales podrían estar involucradas en la mediación del rechazo inmunológico de estos injertos, ya que la eliminación del CHM de clase I y II reduce la respuesta de las células T. Por el contrario, los injertos de CHM de tipo salvaje mantuvieron la función normal durante seis meses, mostrando un mayor éxito que los otros injertos. Además, los investigadores observaron que el endotelio del injerto se repobló con células huésped, lo que contribuyó al éxito a largo plazo de los injertos. Estos hallazgos sugieren que los injertos bioingenierizados podrían mejorar la cirugía de bypass vascular y allanar el camino para ensayos clínicos en humanos.

“Los injertos vasculares listos para usar basados en células madre tienen el potencial de ampliar las indicaciones quirúrgicas, limitar la morbilidad de las operaciones y brindar opciones de cirugía que actualmente no existen, lo que impacta subespecialidades como la cirugía plástica y reconstructiva, la cirugía vascular y cardíaca”, dijo Samuel Poore, presidente de la división de cirugía plástica en UW-Madison y coautor del estudio.