Un nuevo e innovador estudio dirigido por un grupo de investigadores de las facultades de Ciencias, Ingeniería y Medicina Universidad de Minnesota Twin Cities ha demostrado por vez primera cómo unas válvulas cardíacas creadas en laboratorios e implantadas en corderos jóvenes durante un año, han sido capaces de crecer dentro del receptor. Estas válvulas además han mostrado una calcificación reducida y una función mejorada del flujo sanguíneo en comparación con las válvulas actuales probadas en animales.
Si estos resultados se confirman en seres humanos, estas nuevas válvulas podrían evitar la necesidad de realizar repetidas cirugías de reemplazo en miles de niños que cada año nacen con diferentes defectos cardíacos congénitos. Estas pueden además almacenarse durante seis meses lo que proporciona a los cirujanos contar con una opción de tratamiento que puede ser utilizada en cualquier momento.
El estudio ha sido publicado en Science Translational Medicine, una revista médica interdisciplinar de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés). El procedimiento de fabricación de las válvulas ha sido patentado por la empresa emergente de la Universidad de Minnesota, Vascudyne Inc.
“Este es un gran paso en la investigación cardíaca pediátrica”, declara Robert Tranquillo, investigador principal y profesor en la referida universidad en los departamentos de Ingeniería Biomédica e Ingeniería Química. “Esta es la primera demostración de que una válvula implantada en un modelo animal grande, en nuestro caso un cordero, puede crecer con el animal hasta la edad adulta. Aún tenemos un largo camino por recorrer, pero esto nos sitúa un paso más cerca de los ensayos con niños. Estamos entusiasmados y somos optimistas sobre la posibilidad de que esto pueda convertirse en una realidad en los próximos años”.
Actualmente, los investigadores no han podido desarrollar una válvula cardíaca que pueda crecer y mantener la función en los pacientes pediátricos. Las únicas opciones aceptadas para niños con defectos cardíacos son las válvulas fabricadas con tejidos animales tratados químicamente. Estas a menudo se vuelven disfuncionales debido a la calcificación y requieren reemplazo porque no crecen con el niño. Estos pacientes necesitarán soportar hasta cinco (o más) cirugías a corazón abierto hasta que se implante una válvula mecánica en la edad adulta. Circunstancia que les obliga a tomar anticoagulantes por el resto de sus vidas.
Las únicas opciones aceptadas para niños con defectos cardíacos son las válvulas fabricadas con tejidos animales tratados químicamente. Estas a menudo se vuelven disfuncionales debido a la calcificación y requieren reemplazo porque no crecen con el niño
Los responsables de la investigación que nos ocupa utilizaron un híbrido de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa para crear las válvulas cardíacas en crecimiento. Durante un período de ocho semanas, utilizaron una técnica de ingeniería de tejidos especializada que desarrollaron previamente para generar tubos con forma de vaso en el laboratorio a partir de las células de la piel de un donante postnatal. Para desarrollar los tubos, los investigadores combinaron las células de piel de oveja donante en un material similar a la gelatina (fibrina), en forma de tubo. Después proporcionaron los nutrientes necesarios para el crecimiento celular utilizando un biorreactor.
El siguiente paso se centra en el uso de detergentes especiales que eliminan por completo las células de oveja de los tubos dejando una matriz de colágeno libre de células que no genera reacción inmune una vez implantada. Llegados a este momento se procede a coser precisión tres de estos tubos (de unos 16 milímetros de diámetro) juntos en un anillo cerrado. Luego, los investigadores los recortaron ligeramente para crear una estructura similar a una válvula cardíaca de unos 19 mm de diámetro.
Se implantaron en la arteria pulmonar de tres corderos. Después de 52 semanas, la válvula se regeneró a medida que su matriz se pobló de células del cordero receptor y el diámetro aumentó de 19 mm a una válvula fisiológicamente normal de aproximadamente 25 mm. Los investigadores también vieron un aumento del 17 al 34% en la longitud de las valvas de la válvula, medida a partir de imágenes de ultrasonido. Además, los investigadores demostraron que las válvulas de tres tubos funcionaban mejor que las válvulas actuales derivadas de animales, sin casi ninguna calcificación o coagulación de la sangre que mostraban las otras válvulas después de ser implantadas en corderos de la misma edad.
Tranquillo explica en Eurekalert que los próximos pasos serán implantar la válvula de tres tubos directamente en el ventrículo derecho del corazón para emular la reparación quirúrgica más común y luego comenzar el proceso de solicitud de aprobación de la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) para iniciar los ensayos clínicos en humanos.
"Si podemos conseguir que estas válvulas sean aprobadas algún día para los niños, tendría un gran impacto en los pacientes que sufren defectos cardíacos y sus familias que tienen que lidiar con el inmenso estrés de múltiples cirugías", expresa Tranquillo. "Podríamos reducir potencialmente la cantidad de cirugías que estos niños tendrían que soportar de cinco a una. Ese es el sueño", concluye.