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Cultivo de órganos

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]

Progreso actual

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]

Metodología

Cultivo in vitro

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.

Método del coágulo de plasma

Los siguientes son los pasos generales en el cultivo de órganos en coágulos de plasma .

  1. Prepare un coágulo de plasma mezclando 15 gotas de plasma con cinco gotas de extracto de embrión en un vidrio de reloj.
  2. Coloque un vidrio de reloj sobre una almohadilla de algodón en una placa de Petri; el algodón se mantiene húmedo para evitar la evaporación excesiva de la placa.
  3. Coloque un pequeño trozo de tejido cuidadosamente disecado sobre los coágulos de plasma en el vidrio de reloj.

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.

Método del gel de agar

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%.

Métodos de balsa

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.

Método de cuadrícula

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.


Usos

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]

Limitaciones

Véase también

Referencias

  1. ^ Hoshino, Takao (1 de enero de 1981), Fedoroff, Sergey; Hertz, Leif (eds.), Aspectos celulares de los tumores cerebrales humanos (gliomas), Advances in Cellular Neurobiology, vol. 2, Elsevier, págs. 167-204, doi :10.1016/B978-0-12-008302-2.50010-9, ISBN 9780120083022, consultado el 6 de marzo de 2023
  2. ^ ab Al-Lamki, Rafia S.; Bradley, John R.; Pober, Jordan S. (2017). "Cultivo de órganos humanos: actualización del enfoque para cerrar la brecha entre in vitro e in vivo en inflamación, cáncer y biología de células madre". Frontiers in Medicine . 4 : 148. doi : 10.3389/fmed.2017.00148 . ISSN  2296-858X. PMC 5601956 . PMID  28955710. 
  3. ^ McClelland, Kathryn S.; Bowles, Josephine (1 de abril de 2016). "Cultivo de órganos embrionarios murinos: ventajas, desventajas, consejos y trucos". Diferenciación . Técnicas nuevas y antiguas en biología celular y del desarrollo. 91 (4): 50–56. doi :10.1016/j.diff.2016.01.008. ISSN  0301-4681. PMID  26988290.
  4. ^ "La vejiga cultivada en laboratorio muestra un gran potencial", New Scientist, 2006, número 2546, https://www.newscientist.com/channel/health/mg19025464.200-labgrown-bladder-shows-big-promise.html
  5. ^ Atala, Anthony; Bauer, Stuart B; Soker, Shay; Yoo, James J; Retik, Alan B (abril de 2006). "Vejigas autólogas diseñadas mediante ingeniería tisular para pacientes que necesitan cistoplastia". The Lancet . 367 (9518): 1241–1246. doi : 10.1016/S0140-6736(06)68438-9 . PMID  16631879. S2CID  17892321.
  6. ^ "Órganos ya cultivados hasta la fecha (2011)". Archivado desde el original el 12 de marzo de 2018. Consultado el 3 de julio de 2011 .
  7. ^ Max-Planck-Gesellschaft (27 de enero de 2012). Corazón de seda: los científicos utilizan la seda del gusano de seda tasar como andamio para el tejido cardíaco. ScienceDaily. Recuperado el 29 de enero de 2012 de https://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120127135943.htm
  8. ^ La primera extremidad biológica del mundo: una extremidad anterior de rata cultivada en el laboratorio
  9. ^ Ott Lab: proyectos
  10. ^ Corazón cultivado en laboratorio
  11. ^ Corazón cultivado en laboratorio ref 2
  12. ^ Científicos crean embriones de cerdo y humano, un avance para los trasplantes de órganos
  13. ^ Híbrido humano-cerdo creado en el laboratorio
  14. ^ Órganos en crecimiento en el laboratorio

Enlaces externos