T.19- Biofabricació de pulmons per trasplantament (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Ciencias Biomédicas - 4º curso
Asignatura Estratègies Terapèutiques
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 02/10/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Estratègies terapèutiques TEMA 19. BIOFABRICACIÓ DE PULMONS PER TRASPLANTAMENT El 50% de la supervivència es produeix als 5 anys. Després de 5 anys de ser trasplantat un pulmó, la supervivència es bastant baixa.
Com augmentar la disponibilitat dels òrgans viables pel trasplantament? Una possible solució seria la biofabricació de pulmons utilitzant els conceptes, eines i recents avenços en els camps de la teràpia cel·lular, medicina regenerativa i bioenginyeria d’òrgans i teixits.
Biofabricació de pulmons basada en substrat artificial o substrat natural? Complexitat estructural dels pulmons El pulmó és molt complex. Una persona adulta té uns 300 milions d’alvèols i cada un d’ells té un diàmetre de 300 micres i una membrana que té una àrea de 70 metres quadrats i un gruix de 0,003 mm. Cada alvèol està recobert d’un capil·lar. Això no es pot fer artificialment actualment. Per tant serà preferible que fem una biofabricació de pulmons basada en substrat natural.
Per això hem de fer la descel·lularització dels pulmons que consisteix en una eliminació completa del material cel·lular del donant i una preservació de les proteïnes de la matriu extracel·lular.
Descel·lularització dels pulmons - Rentar el pulmó amb medi PBS 3 vegades - Congelar-ho i descongelar-ho a -80ºC 4 vegades per aconseguir que es trenquin les cèl·lules - Rentats amb detergents per aconseguir que tot el material cel·lular accessible perquè s’han trencat les seves membranes cel·lulars pugui marxar - Ventilar el pulmó, així veiem que la seva estructura no s’ha danyat. També es podria posar sang per l’arteria pulmonar i veure com es perfundeix.
El pulmó es pot descel·lularitzar bastant bé.
Biofabricació pulmonar: ús de la matriu natural 178 Estratègies terapèutiques Recel·lularització Es fa amb cèl·lules mare enlloc de amb cèl·lules diferenciades: - Embrionàries: tenen problemes ètics, el DNA es diferent del receptor i per tant poden donar problemes immunològics - Adultes: moll d’os o teixit adipós -> IPSC En un estudi es va veure que hi havia pròpies stem cells en el propi pulmó i per tant es podria provar també amb aquestes cèl·lules mare i que són les que estan amb més bones condicions per donar diferents fenotips en el teixit pulmonar.
Biofabricació pulmonar: ús de la matriu natural Es va agafar un pulmó de rosegador, es va descel·lularitzar, el van posar dins d’un bioreactor canular de forma que s’introduien cèl·lules vasculars endotelials en els vasos i en els bronquis i alvèols cèl·lules endotelials pulmonars. Es va mantenir 3 setmanes amb ventilació continua. Es va treure el pulmó del bioreactor i es va trasplantar en un animal que va sobreviure 2 hores. 2 hores es un bon temps com a prova de concepte.
En un altre estudi un altre grup va aconseguir la supervivència d’un pulmó durant 14 dies en rates que equival en 1 any en humans.
Encara no es saben quin és el mecanisme pel qual això funciona.
Caracterització de la matriu extracel·lular Les cèl·lules mare aplicades a la matriu pulmonar experimenten una diferenciació acord amb la zona pulmonar en que es troben.
Es va descel·lularitzar un pulmó de ratolí, se li va posar cèl·lules embrionàries de ratolí, el van tenir en un bioreactor tres setmanes i després el van treure i van mirar com estaven les cèl·lules embrionàries que s’havien diferenciat. Depenen del lloc les cèl·lules s’havien diferenciat diferent. Les cèl·lules que estaven als alvèols van obtenir un fenotip endotelial, les dels bronquis un fenotip bronquial. Totes estaven sotmeses al mateix medi per tant el seu entorn físic és el que va fer que cada una es diferencies de diferent manera.
El microentorn mecànic de les cèl·lules mare (rigidesa, deformació i estructura tridimensional de la matriu pulmonar) modula la diferenciació fins els diferents tipus cel·lulars en el pulmó.
La diferenciació de les cèl·lules mare, tant embrionàries com adultes, depèn de la rigidesa del substrat.
179 Estratègies terapèutiques Es mesura la rigidesa de les diferents parts dels pulmons a través de la microscòpia de força atòmica.
La fibrosi, però no la edat, augmenta considerablement la rigidesa de la matriu pulmonar.
Optimització del procés de descel·lularització El fet de perfundir el pulmó o no amb el detergent no té diferències significatives però el fet de posar un detergent o un altre si. Això afecta a la seva rigidesa, a la matriu extracel·lular.
Les diferències entre utilitzar la congelació o no, no són gaire significatives en quan al dany de la matriu.
Paper dels estímuls físics en la regeneració pulmonar La capacitat que tenen les cèl·lules de diferenciar-se cap a un fenotip epitelial alveolar, es veu incrementada quan es treballa a una pressió d’oxigen d’un 5% i no en un 21% (fisiològica).
Pulmó en un chip Aquest model permet estudiar els efectes de la rigidesa del substrat, de la deformació cíclica i dels canvis de forma tridimensionals en la diferenciació a escala real. Podem simular la deformació que pateixen els alvèols en la ventilació.
180 Estratègies terapèutiques Podem canviar el substrat que hi ha i podem canviar també les concentracions d’oxigen i CO2.
Biorreactor pulmonar Estudiem el paper dels estímuls físics i biològics en la diferenciació cel·lular a nivell macroscòpic del pulmó: - Ventilació: medi aeri/líquid, pressió positiva/negativa, volum freqüència O2 i CO2 - Perfusió: flux continu/pulsant, pressió arterial pulmonar O2, CO2 - Factors solubles del medi (via aèria, vasos pulmonars) Trasplantament de pulmons biofabricats Les tècniques actuals de trasplantament pulmonar en rata (cirurgia i seguiment) han d’adaptar-se al cas de pulmons biofabricats.
CONCLUSIONS - La bioengineyria del pulmó és una recent alternativa potencial per augmentar la disponibilitat de pulmons viables pel trasplantament - La recel·lularització de la matriu de pulmó descel·lularitzada amb cèl·lules mare sembla un enfoc convenient per la biofabricació del pulmó 181 Estratègies terapèutiques - Encara que hi ha alguns estudis proporcionant la prova de concepte, encara hi ha un gran nombre de preguntes plantejades per respondre.
- En particular, quins són els millors procediments per la biofabricació del pulmó en un biorreactor i pel seu trasplantament in vivo.
- La bioenginyeria pulmonar és un concepte nou i un desafiament. Per tant, encara s’ha de recórrer un llarg camí abans de la seva possible aplicació en pacients.
182 ...

Comprar Previsualizar