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Científicos estadounidenses intentan extrapolar a humanos una nueva técnica para aprovechar pulmones donados que en un principio no son aptos para el trasplante directo, ha informado la revista científica "Nature".
Los pulmones del futuro estarán hechos de colágeno o caucho de silicona, y serán diseñados a partir de órganos donados despojados de sus células originales.
Estos pulmones, reparados en un laboratorio, darán esperanza a los pacientes afectados de Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), una dolencia incurable que causa graves problemas respiratorios y que padecen 65 millones de personas en todo el mundo.
De ellos, sólo unos pocos miles reciben un trasplante que les salva la vida, ya que la mayoría de los pulmones que se donan cada año están dañados y no son aptos para trasplantar directamente.
Esta técnica, que exponen en "Nature" la investigadora Sarah Gilpin y el cirujano cardiotorácico Harald Ott, del Hospital General de Massachusetts (Boston, EEUU), podría hacer reutilizables algunos de estos pulmones humanos donados en mal estado.
Gilpin y Ott tratan de despojar a dos de estos órganos de sus células y material genético originales, para a continuación rellenarlos con células madre del paciente, que se diferenciarán en varios tipos y repararán los tejidos dañados.
Ott ya ha conseguido que un par de pulmones bioartificiales a los que aplicó esta técnica funcionen en ratas vivas, y ahora ambos científicos esperan extrapolar su idea a los humanos.
Si tienen éxito, estos pulmones reparados en laboratorio ofrecerían una ventaja adicional: serían mejor aceptados por el sistema inmunológico del paciente que los reciba, en comparación con aquellos trasplantados directamente de un donante, y no habría necesidad de recetarle fármacos inmunodepresores de por vida.
Sin embargo, Gilpin reconoce que aún falta mucho para que esta técnica pueda aplicarse en humanos, ya que aún se encuentran en la primera fase, consistente en eliminar las células de los pulmones humanos.
Además de obstáculos tecnológicos, los investigadores también tienen que hacer frente a dificultades en la diferenciación de las células madre, que requerirán años de estudio, pero que en su opinión no son insuperables.
En los próximos años, los casos de EPOC aumentarán especialmente en China, un país con trescientos millones de fumadores -un tercio del total del planeta-, según "Nature".
En este país "estamos viendo sólo el pico del iceberg de la EPOC. En treinta años, el número de casos va a explotar", afirmó Don Sin, especialista en medicina respiratoria de la University of British Columbia (Vancouver, Canadá).
En este sentido, Sin subrayó que para 2030, la EPOC causará la muerte de tres millones de chinos al año, un millón más que en la actualidad, según las proyecciones basadas en las tendencias actuales publicadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
Durante los diez últimos años, se ha estado empleando en Europa y en otros países un “pulmón artificial” denominado interventional Lung Assist (iLA). Este aparato extrae sangre del muslo de un paciente, la oxigena y la vuelve a inyectar en la arteria femoral. Este sistema puede sustituir la función del pulmón durante un período máximo de un mes, y se ha estado empleando como solución provisional en casos graves en espera de un trasplante de pulmón. Algunos expertos están comenzando a plantearse si no podría emplearse esta tecnología en fases más tempranas de la enfermedad o incluso para crear un “pulmón artificial” portátil.
En la práctica clínica actual, las crisis de insuficiencia respiratoria son tratadas por medio de máscaras de oxígeno o aparatos de ventilación mecánica: una persona que padece EPOC moderada o grave suele tener de tres a seis crisis respiratorias al año. La ventilación mecánica requiere entubar a los pacientes y tiene efectos secundarios, mientras que emplear algún tipo de “pulmón artificial” permitiría a los pulmones originales recuperarse y sanar en lugar de “ser forzados” a funcionar por medio de la ventilación mecánica. No obstante, otros científicos apuntan a que los sistemas de oxigenación de la sangre también tienen problemas: tendencia a atascarse cuando la sangre entra y sale del aparato, posibilidad de formación de trombo-embolismos, entre otros. Para solucionar este problema, plantean la posibilidad de mejorar el diseño original recurriendo a la ciencia de los volúmenes muy pequeños: la ciencia de micro-fluidos.
El empleo de la tecnología de micro-fluidos mejoraría la eficacia del mecanismo de oxigenación de la sangre, lo que permitiría reducir su tamaño y funcionar a partir de aire normal, no de oxígeno (el iLA empleado hasta ahora necesita un tanque de oxígeno puro). Ya se ha diseñado un prototipo que procesa con aire normal, aunque para que sea funcional deberá avanzarse en su miniaturización para llegar algún día a permitir a un paciente de EPOC poder realizar una vida normal.
ENGLISH VERSION:
Bio-artificial lungs, possible method for treating Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD)
U.S. scientists are trying to extrapolate to humans a new technique to leverage donor lungs that initially are not suitable for direct transplantation, reported the scientific journal "Nature".
The lungs of the future will be made of collagen or silicone rubber, and are designed from donated organs deprived of its original cells.
These lungs, repaired in a laboratory, give hope to patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD), an incurable condition that causes severe respiratory problems and are suffering 65 million people worldwide.
Of these, only a few thousand receive a transplant that saves their lives, since most of the lungs that are donated each year are damaged and are not suitable for transplanting directly.
This technique, exhibiting in "Nature" by the researcher Sarah Gilpin and the cardiothoracic surgeon Harald Ott in Massachusetts General Hospital (Boston, USA), could make some of these reusable donated human lungs in disrepair.
Ott and Gilpin try to strip two of these bodies of their original cells and genetic material to then fill them with the patient's stem cells, which differentiate into various types and repair damaged tissues.
Ott has already gotten a couple of bioartificial lungs to which applied this technique to work in live rats, and now both scientists hope their idea could be extrapolated to humans.
If successful, these lungs repaired in laboratory offer an additional advantage that would be better accepted by the patient's immune system, compared to those transplanted directly from a donor, and there would not need to prescribe immunosuppressive drugs for life.
However, Gilpin acknowledges that much remains for this technique to be applicable in humans, since they are still in the first phase of removing cells from human lungs.
Besides technological hurdles, researchers also have to face difficulties in the differentiation of stem cells, which require years of study, but that in his opinion they are not insurmountable.
In the coming years, cases of COPD will increase especially in China, a country with three hundred million smokers -third of the total planet- as said in "Nature".
In this country "we are seeing only the tip of the iceberg of COPD. In thirty years, the number of cases are going to explode," said Don Sin, a specialist in respiratory medicine at the University of British Columbia (Vancouver, Canada).
In this sense, Sin stressed that by 2030, COPD will kill three million Chinese people in a year, one million more than at present, according to projections based on current trends published by the World Health Organization (WHO) .
During the last ten years, it has been using in Europe and other countries an "artificial lung" called interventional Lung Assist (ILA). This apparatus draws blood from a patient's thigh, it is oxygenated and re-injected into the femoral artery. This system can replace lung function for up to a month, and has been using as a temporary solution in severe cases awaiting a lung transplant. Some experts are beginning to wonder if this technology could not be used in earlier stages of the disease or even to create an "artificial lung" laptop.
In current clinical practice, respiratory failure, seizures are treated by oxygen masks or mechanical ventilation devices: a person with moderate to severe COPD usually has three to six respiratory crises in a year. Mechanical ventilation is required to intubate patients and it has side effects while using some kind of "artificial lung" original allow the lungs to recover and heal instead of being "forced" to work through mechanical ventilation. However, other scientists suggest that systems of blood oxygenation also have problems: a tendency to jam when blood enters and exits the apparatus, possible formation of thromboembolism, among others. To solve this problem, raise the possibility of improving the original design using the science of very small volumes: the science of micro-fluids.
The use of micro-fluids technology would improve the effectiveness of the oxygenation of the blood, thereby reducing their size and function from normal air, not oxygen (ILA used so far requires a tank of pure oxygen). It has been designed a prototype that processes with normal air, but to make it functional miniaturization progress is needed in order to reach some day that a COPD patient can lead a normal life.
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