Músculos de laboratorio
Ciencia

Músculos de laboratorio

Un progreso de regeneración individual

La comunidad científica vinculada al sector salud confía en las células madre. En ellas deposita una fuerte esperanza de alcanzar logros importantes en frentes como el de la medicina regenerativa, un campo del sector salud enfocado a producir técnicas efectivas de recuperación ante daños en la estructura humana causados por lesiones o enfermedades.
La experimentación a nivel celular es una de las ramas que mejores resultados ha brindado. Para lograr eso se ha valido de investigaciones dirigidas, por ejemplo, a restituir la correcta marcha de los procesos biológicos, es decir, restaurar las condiciones previas a una enfermedad o lesión.
En la actualidad se utilizan células madre en tratamientos de personas que han sufrido infartos o en casos de enfermedad pulmonar obstructiva crónica, deterioro cognitivo o hipotiroidismo, entre otros.
La vuelta a una versión funcional de alguna parte del organismo también se busca en el área de influencia de males como la artitris o la artrosis, que dañan el cartílago y deterioran las articulaciones.
La meta, pues, es regenerar tejidos y devolverlos a un estado óptimo para satisfacción de los pacientes.
Un paso destacado en este sentido es el que han dado investigadores de la estadounidense Universidad de Duke que han desarrollado el primer músculo humano funcional a partir de células madre pluripotenciales.
El hallazgo es definido como una puerta que se abre en la ruta dirigida hacia la reposición o regeneración de células de tejidos u órganos dañados estructural y funcionalmente; también es una vía a seguir en el estudio de enfermedades atípicas y la personalización de terapias.
Los científicos que firman el estudio iniciaron su trabajo hace varios años. Al principio crearon tejido muscular humano a partir de células obtenidas de biopsias musculares. Para su logro, dado a conocer en portales especializados como Nature Communications, variaron el punto de partida: usaron células madre pluripotenciales inducidas, es decir, células que se toman, no de músculo sino de piel o sangre.
Esa materia prima fue reprogramada para que regresara a una condición primordial, de manera que actuaran como células madre embrionarias, con la capacidad de transformarse en cualquier tipo de célula.
Así, los investigadores se hallaron en condiciones de acopiar un número ilimitado de células progenitoras miogénicas que "pueden formar un músculo entero partiendo de una sola célula", explicó uno de los integrantes del grupo investigador, el profesor Nenad Bursac.


CULTIVO
Para hacer crecer las células madre pluripotenciales inducidas se les añade una molécula, nombrada Pax7, que envía la señal de que se desarrollen como tejido muscular. Dicho proceso ya se había puesto en marcha en otras ocasiones, sin embargo, se presentaba el problema de que no alcanzaban el grosor adecuado y el músculo resultante no era funcional.
Esta vez, los investigadores consiguieron superar esa debilidad. Fueron "años de ensayo y error, de hacer conjeturas y dar pequeños pasos hasta lograr, finalmente, músculos humanos funcionales a partir de células madre pluripotenciales", relató Lingjun Rago, autor principal del estudio.
Lo que marcó la diferencia, expuso, fue la manera en que cultivaron las células y el uso de una matriz tridimensional, medidas que permitieron a las células crecer y desarrollarse mucho más rápido y de forma mas duradera, cualidades que no consiguieron con los cultivos bidimensionales que empleaban normalmente.




Foto: Archivo Siglo Nuevo



Una vez que las células empezaban a convertirse en músculo, Bursac y Rao dejaron de suministrar la molécula y se enfocaron en proporcionar las condiciones y el alimento indispensables para que pudieran alcanzar una maduración completa.
Entre dos y cuatro semanas de cultivo tridimensional después, las células musculares resultantes formaron fibras que se contraían y reaccionaban a estímulos como pulsos eléctricos y señales bioquímicas, tal y como hacen las fibras musculares, consignaron los científicos al anunciar su logro.
Las nuevas fibras musculares fueron implantadas en ratones adultos. Sobrevivieron y funcionaron durante al menos tres semanas a la vez que se iban integrando, de manera progresiva, en el tejido nativo a través de la vascularización.
El grupo de Duke reconoce que el músculo resultante no es tan duro como el tejido nativo, no obstante, destacan que tiene un enorme potencial. Ahora, ya detectada la forma de conseguir un mejor desarrollo de la materia celular, enfocarán sus esfuerzos en la obtención de músculos más robustos.

CAMPO DE ACCIÓN
Usar músculo diseñado en un laboratorio en terapias regenerativas y en el estudio y combate de enfermedades raras constituye, según Bursac, una perspectiva "especialmente apasionante".
En el caso de los males que podrían ser tratados con su técnica se refirió, en concreto, a la distrofia muscular de Duchenne, un padecimiento neuromuscular caracterizado por atrofia y debilidad musculares progresivas, consecuencia de la deregeneración de los músculos esqueléticos, lisos y cardíacos.
Es un mal que tiene en los varones a su principal público objetivo. Se estima que afecta a uno de cada 3 mil 300 ejemplares nacidos con sexo masculino.
Sus efectos comienzan en la infancia, con retraso en el desarrollo motor y global; los afectados son incapaces de correr o saltar. El niño desarrolla “marcha de pato”, muestra dificultad para subir escaleras y se cae con frecuencia.
Entre los 6 y los 13 años los aquejados por este mal dejan de caminar. Un aquejado por este síndrome puede morir en la adolescencia víctima de insuficiencia respiratoria restrictiva y cardiomiopatía, debilidad del corazón que le impide bombear la sangre de modo eficiente.

FUERTE
El desarrollo de un músculo de laboratorio es una tarea a la que se han abocado en Duke en los últimos años. En 2014 anunciaron la obtención de un tejido blando que se contraía con fuerza y rapidez. Otra de sus cualidades destacadas era la de autorreparación.
En esos días se resaltaba que el producto obtenido tenía el aspecto y un funcionamiento similares a los de sus pares naturales. De acuerdo con el equipo de investigación, el éxito de la empresa había radicado en crear un ambiente ideal para el crecimiento celular a modo de fibras contráctiles.
En esa ocasión, para medir la eficiencia de su hallazgo se realizaron varias pruebas, una fue la respuesta a impulsos eléctricos, y los resultados arrojaron que su fuerza contráctil era diez veces mayor a la de cualquier músculo de laboratorio diseñado con anterioridad. Otra consistió en dañarlo con una toxina, así se comprobó que poseía la habilidad para repararse. También habían modificado el ADN de las fibras musculares para que produjeran fluorescencia durante la contracción muscular. Así consiguieron dar seguimiento al fortalecimiento de su innovación.
Esto llevó a Nenad Bursac a declarar que era la primera vez que un músculo diseñado se contraía con la misma fuerza que un músculo esquelético de un recién nacido.
Las células madre son una de las apuestas más fuertes de la comunidad científica con miras a revolucionar la medicina regenerativa debido a su capacidad para transformarse en cualquier tipo de tejido.
Se persiguen, entre otros objetivos, la creación de riñones y de hígados o bien de un tratamiento efectivo a la hora de reparar el músculo del corazón.




Foto: Charles Gersbach /Farshid Guilak/Universidad de Duke


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