Bioingenieros del MIT desarrollan hígados miniatura inyectables para apoyar órganos fallidos

Ingenieros e investigadores médicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han anunciado el desarrollo exitoso de unidades de tejido hepático a microescala inyectables diseñadas para ayudar a los pacientes que experimentan insuficiencia orgánica aguda o crónica. En lugar de requerir que los pacientes se sometan a una cirugía mayor para obtener un órgano de donante, el enfoque experimental introduce células hepáticas funcionales directamente en el abdomen para apoyar la filtración biológica y las funciones metabólicas. Según el equipo de desarrollo con sede en Cambridge, Massachusetts, la tecnología se basa en un andamio biocompatible avanzado hecho de esferas de hidrogel microscópicas. Estas diminutas perlas están diseñadas para transportar hepatocitos primarios —las células funcionales principales del hígado humano— junto con células endoteliales de apoyo y precursores de tejido conectivo. La combinación crea un microambiente estable que permite que las células introducidas sobrevivan, se organicen y realicen tareas bioquímicas críticas dentro del cuerpo del paciente. Una vez entregadas a través de una inyección mínimamente invasiva, las unidades celulares encapsuladas en hidrogel se fusionan para formar un bolsillo de tejido funcional conocido como implante hepático ectópico. El sistema vascular circundante se integra gradualmente con el tejido recién colocado, proporcionando oxígeno y nutrientes vitales mientras permite que las células accedan al torrente sanguíneo. En ensayos de laboratorio, el tejido artificial realizó con éxito deberes hepáticos esenciales, incluida la producción de proteínas sanguíneas esenciales y la eliminación de compuestos de desechos metabólicos de la circulación. La demanda mundial de trasplantes de hígado ha superado constantemente la disponibilidad de órganos de donantes adecuados durante décadas. Solo en los Estados Unidos, miles de personas permanecen en listas de espera de órganos, y muchas sufren complicaciones potencialmente mortales antes de que haya un donante compatible disponible. Los bioingenieros enfatizan que si bien el reemplazo de órganos completos sigue siendo el estándar para la insuficiencia terminal, las terapias puente que restauran temporal o parcialmente la función hepática podrían salvar vidas y estabilizar a pacientes críticos. Las terapias celulares tradicionales para la insuficiencia orgánica a menudo sufren de muerte celular rápida porque las células inyectadas carecen de soporte estructural y luchan por establecer un suministro de sangre inmediato. Al alojar las células dentro de microestructuras de hidrogel protectoras, el equipo de investigación del MIT logró proteger a los delicados hepatocitos de las tensiones mecánicas durante el proceso de inyección. Las matrices de hidrogel también están diseñadas para degradarse lentamente, lo que permite que la matriz extracelular natural del cuerpo tome el relevo a medida que se forman nuevos microvasos. Además del soporte estructural, el equipo incorporó factores de señalización bioquímica especializados en las microesferas de gel. Estas moléculas de señalización estimulan la integración del tejido local y reducen el riesgo de una respuesta agresiva de cuerpo extraño por parte del sistema inmunológico. Debido a que el implante reside dentro de una ubicación ectópica, como la cavidad abdominal, puede operar en paralelo con el hígado nativo sin requerir la extirpación quirúrgica del tejido dañado. Bioingenieros independientes y especialistas en trasplantes señalan que la metodología también podría ofrecer una flexibilidad significativa en comparación con los andamios de órganos rígidos impresos en 3D. Las suspensiones líquidas o basadas en gel se pueden administrar utilizando catéteres clínicos estándar o agujas hipodérmicas, reduciendo el trauma del procedimiento y acortando los tiempos de recuperación del paciente. Además, la naturaleza modular de la terapia permite a los médicos ajustar la dosis de células inyectadas según las necesidades clínicas individuales de cada paciente. El proyecto de investigación representa una convergencia de la ciencia de materiales de materia blanda, la biología celular y la medicina regenerativa. Antes de que puedan comenzar los ensayos clínicos en pacientes humanos, los científicos deben completar extensos estudios de seguridad a largo plazo y evaluar la duración de la supervivencia de los injertos de tejido en modelos mamíferos más grandes. Los investigadores también planean examinar si las células madre derivadas de pacientes pueden reemplazar a los hepatocitos de donantes, eliminando potencialmente la necesidad de medicamentos inmunosupresores a largo plazo. Si las futuras evaluaciones regulatorias y los ensayos clínicos tienen éxito, los médicos creen que esta terapia celular mínimamente invasiva podría proporcionar un salvavidas importante tanto para pacientes con insuficiencia hepática aguda como para personas con trastornos metabólicos progresivos. El equipo de desarrollo del MIT se está preparando para publicar más hallazgos mecanísticos a medida que avanzan la formulación del biomaterial hacia la producción de grado clínico.