Las válvulas cardíacas artificiales crecen con los corderos
ARRIBA: El reemplazo de la válvula cardíaca desarrollado por Tranquillo y colegas SYEDAIN, ET AL., TRANQUILLO LAB, UNIVERSITY OF MINNESOTA
Un nuevo tipo de válvula cardíaca artificial trasplantada en los corderos mantuvieron su función y crecieron con los animales hasta por un año, informaron los científicos el 17 de marzo en Science Translational Medicine.
Para los pacientes pediátricos que necesitan reemplazos de válvulas, un tejido diseñado La válvula que crecerá con el paciente y que potencialmente puede ser poblada por las propias células del paciente es el santo grial, dice Daniel Levi, cardiólogo pediátrico de UCLA Health que no participó en el estudio. Pero, advierte, a menudo vemos resultados muy prometedores en el laboratorio y en animales que no se pueden replicar en humanos.
Hay dos opciones principales para los pacientes que necesitan reemplazos de válvulas cardíacas: una válvula puramente mecánica, que aumenta el riesgo de coágulos sanguíneos y una opción bioprotésica hecha de tejidos animales. Ninguno durará mucho en un niño en crecimiento. La válvula mecánica tiene un tamaño fijo y la válvula bioprotésica no puede crecer después de ser tratada para evitar que el sistema inmunitario del niño la rechace, lo que significa que el paciente pronto superará la válvula y requerirá otra cirugía para reemplazarla.
No existe una válvula que tenga capacidad de crecimiento, dice Robert Tranquillo, ingeniero biomédico de la Universidad de Minnesota y autor principal del nuevo estudio. Esta ha sido una misión para nosotros durante 20 años, intentar encontrar un material que pueda crecer y evolucionar.
El reemplazo de válvula cardíaca desarrollado por Tranquillo y sus colegas SYEDAIN, ET AL., TRANQUILLO LAB, UNIVERSITY OF MINNESOTA
Para desarrollar un reemplazo duradero, los científicos pasaron ocho semanas cultivando células de la piel de un cordero donante en un gel en forma de tubo en un biorreactor. Después de ocho semanas, el equipo lavó las células, dejando estructuras huecas de colágeno con factores de crecimiento. A continuación, los investigadores cosieron tres tubos y los recortaron para crear aletas que se abren y cierran como lo hacen las válvulas del corazón. Una vez implantado, las propias células de los animales poblaron el dispositivo, evitando la necesidad de aplicar el tratamiento antirrechazo que detiene el crecimiento.
El experimento constó de dos fases. Primero, el equipo implantó las válvulas en las arterias pulmonares de cuatro corderos. Si bien lo ideal sería que las válvulas crecieran en longitud con los animales, un aumento en el diámetro podría disminuir la función de las válvulas al permitir que la regurgitación de la sangre se filtrara de manera incorrecta a través de la válvula y, de hecho, eso sucedió. Solo una válvula duró las 52 semanas completas del estudio. Los científicos tuvieron que quitar los otros tres a las 4 semanas, 12 semanas y 28 semanas a medida que sus diámetros se expandían y la regurgitación se hacía más severa.
Con la esperanza de aumentar la vida útil de las válvulas, el equipo agregó un cuarto tubo que rodeaba a los otros tres como una manga, que dicen protegía las válvulas interiores de parte de la tensión mecánica que dañó los primeros juegos. De los tres corderos que recibieron estas válvulas de doble capa, dos pudieron conservar sus válvulas durante las 52 semanas completas. El tercero tuvo que ser retirado a las 44 semanas ya que su función empezaba a deteriorarse. Las imágenes de ultrasonido mostraron que las válvulas también crecieron en longitud en un 1734 por ciento a medida que los corderos maduraban.
Dos de los tres corderos sobrevivieron al período completo de implantación de 52 semanas, lo que significa que el cordero creció hasta convertirse en una oveja adulta. , y al menos duplicó su peso, dice Tranquillo. Hubo una pequeña cantidad de regurgitación, pero dice que en los dos corderos que mantuvieron las válvulas durante 52 semanas, fue una fuga leve, que clínicamente casi no tiene importancia.
Como controles, los investigadores también implantaron dos más corderos con dispositivos actualmente en el mercado: una válvula tratada químicamente de una vaca y una válvula tratada químicamente de un cerdo. El cordero con la válvula bovina murió a las 11 semanas debido a la calcificación de la válvula y un coágulo de sangre, mientras que el dispositivo de origen porcino se retiró a las 20 semanas al disminuir su función. A pesar de la pequeña cantidad de válvulas probadas, la comparación directa con una terapia existente en este estudio fue importante para mostrar los beneficios potenciales de los implantes valvulares vivos sobre las prótesis existentes para pacientes jóvenes, escribe Carlijn Bouten, ingeniero biomédico de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en el Netherlands, que no participó en el estudio, en un correo electrónico a The Scientist.
Por ahora, Tranquillo está trabajando con una empresa que está desarrollando el mismo material para que funcione como un injerto en adultos, al mismo tiempo que desarrolla estrategias para mejorar su función como válvula para niños en el futuro. El equipo tiene planeado otro estudio en corderos y luego, si todo va bien, tiene como objetivo llevar la válvula a los ensayos clínicos.
Al igual que Levi, Christopher Breuer, cirujano pediátrico especializado en ingeniería de tejidos en el Nationwide Childrens Hospital en Ohio, que no participó en el estudio, advierte que los ensayos con animales a menudo son difíciles de replicar en humanos. Aun así, considera que el estudio es un paso adelante real e importante en el desarrollo de la tecnología. . . con suerte, eso nos acercará un paso más a poder crear válvulas cardíacas con capacidad de crecimiento para su uso en niños.
R. Tranquillo, et al., Conductos con válvula de tres tubos pediátricos hechos de matriz extracelular producida por fibroblastos evaluados durante 52 semanas en corderos en crecimiento, Sci Transl Med, doi:10.1126 /scitranslmed.abb7225, 2021.