BIOFABRICACIÓN DE PULMONES.

BIOFABRICACIÓN DE PULMONES.
Enfermedades respiratorias importantes tales como la obstrucción pulmonar crónica, la
fibrosis pulmonar o la hipertensión pulmonar dan lugar a lesiones estructurales
irreversibles, siendo el trasplante de pulmón la única indicación terapéutica cuando la
enfermedad alcanza un grado muyavanzado. Sin embargo, el éxito del trasplante
pulmonar es limitado, principalmente debido a la escasez de donantes de pulmones
viables y de la incidencia de la respuestas inmunitaria causada por disparidades entre el
donante y el receptor.
En efecto, el índice de trasplante a los 5 años está en torno al 50%. La escasez de
pulmones viables de donantes requiere, por tanto, adaptar una estrategia
complementaria para aumentar la disponibilidad de órganos para el trasplante. Este
problema se ve realzado por el envejecimiento progresivo de la población, que ha
alargado las listas de espera para trasplante en pacientes con enfermedades respiratorias
muy avanzadas. La biofabricación de pulmones mediante técnicas de ingeniería de
tejidos podría ofrecer una alternativa terapéutica prometedora, pero la investigación está
aún en sus etapas más preliminares y todavía se requieren esfuerzos científicos
intensivos.
Dada la gran complejidad estructural del pulmón, el andamiaje que parece más
adecuado para reconstruir el órgano sería su matriz extracelular natural, ya que el
pulmón descelularizado mantiene la arquitectura tridimensional del órgano, sus
características mecánicas y su composición bioquímica, así como su microvasculatura
nativa original. Las células madre son una fuente óptima para recelularizar la matriz del
pulmón, dada su disponibilidad ilimitada y su potencial para la proliferación y la
diferenciación. Está creciendo la evidencia científica de que la diferenciación de las
células madre en linajes específicos está críticamente modulada por la interacción
mecánica entre la célula y la matriz extracelular y por las tensiones mecánicas a las
cuales se exponen las células. Por lo tanto, nuestro trabajo se dirige a la fabricación
bioartificial de pulmones funcionales recelularizando la matriz del órgano con células
madre y reconstruyendo el micro/nano‐ambiente mecánico del pulmón in vivo.
Para nuestro proyecto utilizamos un enfoque multiescala y multidisciplinar para abordar
la bioingeniería del pulmón. Nuestro trabajo abarca desde la nanotecnología celular, la
mecanobiología de las células madre y la ingeniería del tejido pulmonar hasta la
implantación in vivo de los pulmones recelularizados en modelos animales. Este
proyecto reúne a tres grupos de investigación con experiencia científica
complementaria.
El Prof. D. Navajas, catedrático de la Universidad de Barcelona y líder de grupo en el
Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC), estudia las características mecánicas de
las células y su interacción mecánica con el micro/nano‐ambiente, así como la
aplicación de modelos del nanotecnología y de pulmón‐en‐un‐chip. El Prof. R.
Farré, catedrático de la Universidad de Barcelona y líder de grupo en el Instituto de
Investigación Biomédica August Pi‐Sunyer (IDIBAPS), estudia el comportamiento
mecánico de las vías aéreas y de los tejidos pulmonares y desarrolla los biorreactores
que reproducen las tensiones mecánicas del pulmón in vivo.
El Dr. L. Molins, jefe del Departamento de Cirugía Torácica General en el Hospital
Clínic de Barcelona y Profesor Asociado de la Universidad de Barcelona, está a cargo
de la implantación quirúrgica de los pulmones biofabricados en animales de
experimentación.
El trabajo sinérgico de estos grupos dará lugar a adelantos básicos y de translación de
alto impacto y a transferencia de tecnología eficiente. Particularmente, se profundizará
en nuestra comprensión de la señalización mecánica en la diferenciación de las células
madre, se proporcionarán procedimientos eficientes para la biofabricación de pulmones
funcionales, y se abrirá la posibilidad de implantación clínica de pulmones
biofabricados.