El cultivo de órganos es el cultivo de órganos enteros o partes de órganos in vitro . [1] Es un desarrollo de los métodos de investigación de cultivo de tejidos , ya que el uso del propio órgano in vitro permite un modelado más preciso de las funciones de un órgano en varios estados y condiciones. [2]
Un objetivo fundamental del cultivo de órganos es mantener la arquitectura del tejido y orientarlo hacia un desarrollo normal. En esta técnica, es esencial que el tejido nunca se altere ni se dañe, por lo que requiere una manipulación cuidadosa. Los medios utilizados para el cultivo de órganos en crecimiento son generalmente los mismos que los utilizados para el cultivo de tejidos. Las técnicas de cultivo de órganos se pueden clasificar en (i) las que emplean un medio sólido y (ii) las que emplean un medio líquido.
La tecnología de cultivo de órganos ha contribuido a avances en la investigación de embriología , [3] inflamación , cáncer y biología de células madre . [2]
En abril de 2006, los científicos informaron de un ensayo exitoso de siete vejigas cultivadas in vitro y administradas a seres humanos. [4] [5] Anthony Atala, del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Winston-Salem, Carolina del Norte, cultivó una vejiga . En la Universidad de Columbia, se cultivó una mandíbula y en Yale, un pulmón. Doris Taylor, de la Universidad de Minnesota, cultivó un corazón de rata que late . H. David Humes, de la Universidad de Michigan, cultivó un riñón artificial. [6]
La seda cortada de los capullos de gusanos de seda se ha utilizado con éxito como andamiaje de crecimiento para la producción de tejido cardíaco. El tejido cardíaco no se regenera si se daña, por lo que la producción de parches de reemplazo es de gran interés. El experimento utilizó células cardíacas de rata y produjo tejido cardíaco funcional. Para seguir probando aplicaciones en humanos como cura, habría que encontrar una forma de transformar células madre humanas en tejido cardíaco. [7]
En 2015, Harald Ott logró desarrollar una extremidad anterior de rata. [8] Actualmente trabaja en el Laboratorio Ott, que se centra en la creación de corazones, pulmones, tráqueas y riñones bioartificiales. [9]
En 2016, se realizó otra prueba en la que se utilizaron células humanas para ensamblar corazones de estructura intrincada. Los corazones finalmente resultaron inmaduros, pero demostraron que estábamos un paso más cerca de fabricar un corazón a partir de células madre. [10] [11]
En enero de 2017, científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos lograron crear un embrión de cerdo al que se le había eliminado parte de su ADN, fundamental para el crecimiento de los órganos. Luego introdujeron células madre humanas dentro del embrión de cerdo para que el ADN humano llenara los espacios vacíos. [12] [13]
El cultivo de órganos embrionarios es una alternativa más sencilla al cultivo de órganos normales derivados de animales adultos. A continuación se presentan cuatro técnicas empleadas para el cultivo de órganos embrionarios.
Los siguientes son los pasos generales en el cultivo de órganos en coágulos de plasma .
Ahora se ha modificado la técnica y se utiliza una balsa de papel para lentes o una red de rayón sobre la que se coloca el tejido. La transferencia del tejido se puede realizar fácilmente mediante la balsa. Se retira el exceso de líquido y se vuelve a colocar la red con el tejido sobre el nuevo baño de medio.
Los medios solidificados con agar también se utilizan para el cultivo de órganos y estos medios consisten en 7 partes de agar al 1% en BSS, 3 partes de extracto de embrión de pollo y 3 partes de suero de caballo. También se utilizan medios definidos con o sin suero con agar. El medio con agar proporciona el soporte mecánico para el cultivo de órganos. No se licúa. Los órganos embrionarios generalmente crecen bien en agar, pero el cultivo de órganos adultos no sobrevivirá en este medio.
El cultivo de órganos o partes de animales adultos es más difícil debido a que requieren más oxígeno . Se han cultivado diversos órganos adultos (por ejemplo, el hígado ) utilizando medios especiales con aparatos especiales (cámara de cultivo de Towell II). Como se descubrió que el suero era tóxico, se utilizaron medios sin suero y el aparato especial permitió el uso de oxígeno al 95%.
En este método, el explante se coloca sobre una balsa de papel para lentes o acetato de rayón, que flota sobre suero en un vidrio de reloj. Las balsas de acetato de rayón se hacen flotar sobre el suero tratando sus 4 esquinas con silicona.
De manera similar, la flotabilidad del papel para lentes se mejora al tratarlo con silicona. En cada balsa, se colocan generalmente 4 o más explantos.
En una combinación de técnicas de balsa y coágulo, los explantos se colocan primero en una balsa adecuada, que luego se mantiene en un coágulo de plasma. Esta modificación facilita los cambios de medio y evita que los explantos se hundan en el plasma licuado.
Ideado inicialmente por Trowell en 1954, el método de rejilla utiliza piezas de 25 mm x 25 mm de una malla de alambre adecuada o una lámina de acero inoxidable perforada cuyos bordes se doblan para formar 4 patas de aproximadamente 4 mm de altura.
Los tejidos esqueléticos generalmente se colocan directamente sobre la rejilla, pero los tejidos más blandos, como las glándulas o la piel, se colocan primero en balsas, que luego se mantienen en las rejillas.
Las rejillas se colocan en una cámara de cultivo llena de medio fluido hasta la rejilla; la cámara se alimenta con una mezcla de O2 y CO2 para satisfacer los altos requerimientos de O2 de los órganos de los mamíferos adultos. Una modificación del método de rejilla original se utiliza ampliamente para estudiar el crecimiento y la diferenciación de tejidos adultos y embrionarios.
Los órganos cultivados pueden ser una alternativa a los órganos de otras personas (vivas o fallecidas). Esto resulta útil ya que la disponibilidad de órganos trasplantables (derivados de otras personas) está disminuyendo en los países desarrollados. Otra ventaja es que los órganos cultivados, creados a partir de las propias células madre del paciente, permiten realizar trasplantes de órganos en los que el paciente ya no necesitaría medicamentos inmunosupresores . [14]