Esas “microfibras celulares” podrían en el futuro permitir a los médicos reconstruir “en vivo” tejidos musculares, vasos sanguíneos o redes nerviosas, estiman los investigadores, según sus trabajos publicados este domingo en la revista científica británica Nature Materials.
Los científicos saben desde hace tiempo fabricar microfibras a base de hidrogel artificial —un gel polímero que contiene una gran proporción de agua— y combinarlas para formar estructuras tridimensionales. Pero como estos geles no son componentes naturales de la envoltura de una célula, son incapaces de reproducir las conexiones celulares características de los tejidos vivos.
En cuanto a las proteínas que constituyen la envoltura de las células (proteínas extracelulares), como el colágeno o la fibrina, necesitan mucho más tiempo para gelificarse y por lo tanto no pueden reemplazar al hidrogel artificial con estas técnicas clásicas. Para formar sus “fibras celulares”, los investigadores japoneses tuvieron que proceder en varias etapas.
Primero, utilizaron una especie de microjeringa para crear un tubo minúsculo de hidrogel artificial clásico, que rellenaron, como si fuera un embutido, con una mezcla de proteínas y de células del tipo requerido.
Bien protegidas por este tubo de hidrogel, las proteínas tienen todo el tiempo necesario para transformarse a su vez en un gel sólido, mientras que las células de la mezcla se multiplican cómodamente en un medio propicio.
Última etapa del procedimiento: una enzima digiere el hidrogel artificial y libera la fibra celular de su molde. Tres tipos de proteínas y diez de células diferentes fueron probadas con éxito para producir una fibra de un diámetro microscópico pero de casi un metro de largo, detalla el estudio. Shoji Takeuchi y su equipo probaron luego las capacidades de su invento.
Una fibra fabricada a partir de células cardíacas de rata comenzó a contraerse al cabo de tres días, haciendo que se mueva la totalidad de la estructura. Otra fibra, incorporando las células que tapizan las venas humanas (endoteliales), fabricaba al cabo de cuatro días una réplica de vaso sanguíneo. Una tercera, realizada en base a células cerebrales de rata, logró crear una red de neuronas a lo largo del tubo.
Mejor aún, los investigadores entretejieron a continuación tres fibras celulares, de un largo total de 2,5 metros, para producir una especie de tela de 2 cm x 1 cm, a su vez plegada para formar una estructura de tres dimensiones.
Para los autores del trabajo, es la prueba de que su “fibras celulares pueden servir de ’ladrillos’ para armar tejidos más complejos” cuyas funciones pueden ser reguladas haciendo que se comuniquen entre ellas las células que los componen.
Gracias a una fibra de 20 cm de largo con células pancreáticas, plegada y luego implantada en el riñón de un ratón diabético, estabilizaron la tasa de azúcar en la sangre durante al menos 13 días.
El procedimiento podría perfeccionarse mediante otras “técnicas de ensamblaje, como el moldeado, la impresión o el autoensamblaje”, para reconstruir tejidos complejos en gran escala en los que “los vasos sanguíneos y las redes nerviosas estarían orgánicamente integradas a otros tipos de células”, señalan los autores del estudio.