Ingeniería de tejido vascular in situ: métodos, modelos y mecanismos

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

Los implantes de andamiaje de plástico biodegradable pueden ayudar a reemplazar el tejido vascular dañado en el cuerpo. El implante se coloca en el cuerpo y le pide al cuerpo que reemplace el plástico con células de vasos sanguíneos. Además, los andamios también pueden controlar las respuestas inmunitarias y de crecimiento celular. Suzanne Koch diseñó métodos y modelos para mejorar nuestra comprensión de cómo se pueden utilizar en la práctica clínica los injertos vasculares de ingeniería tisular basados en materiales biodegradables.

Un andamio de plástico biodegradable que, al implantarse, hace que el cuerpo reemplace el plástico con un vaso sanguíneo vivo desarrollado por él mismo. Esa es la idea básica detrás de los injertos vasculares de ingeniería tisular in situ impulsados por materiales. Además de reemplazar la funcionalidad del tejido tras la implantación, estos andamios deberían controlar las respuestas de células productoras de tejido e inmunitarias del huésped para desarrollar nuevo tejido vascular funcional, mientras se reabsorbe lentamente el andamio.

Este enfoque podría ser una solución para la escasez de sangre vasos necesarios para tratar pacientes cardiovasculares que requieren reemplazo o derivación de un vaso que no funciona correctamente. O para pacientes renales que pueden necesitar un acceso vascular para el tratamiento de diálisis.

Por su Ph.D. investigación, Suzanne Koch investigó, diseñó y aplicó métodos, modelos y mecanismos para comprender mejor el uso de enfoques seguros y confiables de ingeniería de tejidos vasculares in situ utilizando materiales reabsorbibles libres de células.

Encuesta del literatura

En su tesis, Koch demostró que la adición de la molécula de señalización pro-regenerativa interleucina-4 (IL-4) condujo a una respuesta inmune temprana a los implantes, que se implantaron como reemplazo de vasos sanguíneos en ratas de laboratorio. Después de 3 meses de implantación, la acumulación de tejido también mejoró.

Aunque la rata de laboratorio se usa regularmente para la evaluación preclínica de injertos vasculares de ingeniería tisular (TEVG) in situ, los estándares preclínicos para el uso de la el modelo animal, el diseño del estudio o los parámetros de lectura no han sido definidos ni autorizados. Esto dificulta las comparaciones entre estudios e intraestudios y, por lo tanto, una transición rápida al uso clínico.

Para proporcionar información para formular un estándar de este tipo, evaluamos sistemáticamente todos los estudios preclínicos publicados que evaluaron los medicamentos libres de células libres disponibles. TEVG sintéticos reabsorbibles in situ en un total de 182 publicaciones. El análisis de la permeabilidad del injerto (si los vasos sanguíneos permanecen ‘abiertos’) mostró que existen variaciones específicas del modelo para especies, edad, sexo, sitio de implantación y tiempo de seguimiento. La gran descripción general de nuestra revisión sistemática proporciona las primeras pistas para definir un estándar e identificó los cuellos de botella actuales en el diseño del estudio y el informe de experimentos con animales que son necesarios para aumentar el valor de traducción.

Influencia de los niveles altos de azúcar

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En la segunda parte de su tesis, Koch empleó varias plataformas in vitro avanzadas para evaluar procesos fundamentales en el proceso TE vascular in situ.

Estudió la influencia de niveles altos de azúcar (común en enfermedades como la diabetes) en los macrófagos y tejidos que producen respuestas celulares a materiales degradables. También investigó los efectos de la carga hemodinámica en la capacidad regenerativa de los pequeños vasos sanguíneos cultivados en un biorreactor avanzado desarrollado a medida.

Y, finalmente, Koch usó células de organoides vasculares humanos (hechos de células de piel reprogramadas) para cultivar mini-vasos sanguíneos en el laboratorio. En el futuro, esta técnica se puede utilizar para establecer modelos de laboratorio específicos de pacientes para enfermedades (cardio)vasculares e investigación de tratamientos farmacológicos personalizados, mediante la recolección de las propias células del paciente de forma no invasiva.

Impacto

Los resultados de la investigación de Koch muestran que no se puede ignorar el impacto de los factores específicos del paciente en la respuesta inmunorregenerativa, y que es importante tener en cuenta estos factores en futuras investigaciones. Aquí radica un papel potencial para los estudios in vitro que emplean biorreactores avanzados y fuentes de células para proporcionar una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes de la regeneración de tejido vascular impulsada por materiales, con el objetivo de contribuir a una aplicación clínica segura de TEVG in situ.

Título de Doctorado. tesis: «Ingeniería de Tejidos Vasculares In Situ: métodos, modelos y mecanismos». Supervisores: Carlijn Bouten y Anthal Smits.

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