El hígado tiene increíbles capacidades de regeneración: incluso si se elimina hasta el 70 por ciento de él, el tejido restante puede volver a crecer un hígado de tamaño completo en cuestión de meses.
Aprovechar esta capacidad regenerativa podría dar a los médicos muchas más opciones para tratar la enfermedad hepática crónica. Ahora, los ingenieros del MIT han dado un paso hacia ese objetivo, al crear un nuevo modelo de tejido hepático que les permite rastrear los pasos involucrados en la regeneración hepática con mayor precisión de lo que ha sido posible antes.
El nuevo modelo puede producir información que no se pudo obtener de estudios de ratones u otros animales, cuya biología no es idéntica a la de los humanos. En concreto, el estudio ha identificado una molécula que parece desempeñar un papel clave.
REGENERACIÓN EN UN CHIP
La mayoría de los pacientes que necesitan trasplantes de hígado sufren de enfermedades crónicas como hepatitis viral, enfermedad del hígado graso o cáncer.
Sin embargo, si los investigadores tuvieran una forma confiable de estimular el hígado para que se regenere por sí solo, algunos trasplantes podrían evitarse o bien, dicha estimulación podría usarse para ayudar a que un hígado donado crezca después de ser trasplantado.
Al rastrear los pasos del recrecimiento del hígado, los ingenieros del MIT esperan aprovechar las capacidades regenerativas del hígado para ayudar a tratar enfermedades crónicas
A partir de estudios en ratones, los investigadores han aprendido mucho sobre algunas de las vías de regeneración que se activan después de una lesión o enfermedad hepática. Un factor clave es la relación recíproca entre los hepatocitos (el principal tipo de célula que se encuentra en el hígado) y las células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos. Los hepatocitos producen factores que ayudan a los vasos sanguíneos a desarrollarse, y las células endoteliales generan factores de crecimiento que ayudan a los hepatocitos a proliferar.
Otro contribuyente que los investigadores han identificado es el flujo de líquido en los vasos sanguíneos. En ratones, un aumento en el flujo sanguíneo puede estimular las células endoteliales para producir señales que promuevan la regeneración.
Para modelar todas estas interacciones, los investigadores han diseñado dispositivos microfluídicos con canales que imitan los vasos sanguíneos. Para crear estos modelos de "regeneración en un chip", los investigadores cultivaron vasos sanguíneos a lo largo de uno de estos canales microfluídicos y luego agregaron agregados esferoides multicelulares derivados de células hepáticas de donantes de órganos humanos.
El chip está diseñado para que las moléculas puedan fluir entre los vasos sanguíneos y los esferoides hepáticos. Esta configuración también permite a los investigadores eliminar fácilmente los genes de interés en un tipo de célula específica y luego ver cómo afecta al sistema en general.
MAYOR PRECISIÓN
Usando este sistema, los investigadores demostraron que el aumento del flujo de líquido por sí solo no estimulaba a los hepatocitos a entrar en el ciclo de división celular. Sin embargo, si también entregaron una señal inflamatoria (la citoquina IL-1-beta), los hepatocitos entraron en el ciclo celular.
Cuando eso sucedió, los investigadores pudieron medir qué otros factores se estaban produciendo. Algunos se esperaban en base a estudios anteriores en ratones, pero otros no se habían visto antes en células humanas, incluida una molécula llamada prostaglandina E2 (PGE2).
El equipo del MIT encontró altos niveles de esta molécula, que también está involucrada en la regeneración del pez cebra, en su sistema de regeneración hepática. Al eliminar el gen para la biosíntesis de PGE2 en células endoteliales, los investigadores pudieron demostrar que esas células son la fuente de PGE2 y también demostraron que esta molécula estimula las células hepáticas humanas para ingresar al ciclo celular.
Los investigadores ahora planean explorar más a fondo algunos de los otros factores de crecimiento y moléculas que se producen en su chip durante la regeneración hepática y esperan que puedan aprovechar estas moléculas para ayudar a tratar a los pacientes con insuficiencia hepática.