Crecimiento de la piel en un laboratorio

Si usted mira a su piel, la mayoría de lo que verá es en realidad las células muertas. Esta delgada capa exterior protege las células vivas por debajo a medida que se desarrollan.

“Es por eso que las personas se exfolian, porque sus células cutáneas están diseñadas para madurar y desprenderse”, dice Thierry Work, especialista en enfermedades de la vida silvestre de la US Geological Survey. En junio, él y sus colegas informaron que imitaron con éxito este proceso con piel de tortuga marina. No, no daban a las tortugas marinas un tratamiento facial, pero sí creaban capas de piel de tortuga en el laboratorio.

El trabajo está estudiando el virus responsable de una enfermedad mortal llamada fibropapilomatosis, que provoca que los tumores crezcan sobre la piel de las tortugas marinas y dentro de sus cuerpos. “Para crecer este virus debemos básicamente replicar la piel en el laboratorio, porque este virus sólo crecerá cuando las células de la piel estén madurando”, dice. Cultivar el virus evasivo puede ayudar a los investigadores a salvar las tortugas marinas y quizás arrojar luz sobre la forma en que los virus del herpes se replican en las personas.

Los esfuerzos del trabajo representan la primera vez que los científicos han diseñado la piel de los reptiles, pero hemos estado construyendo nuestras propias versiones cultivadas en laboratorio de piel de mamífero durante décadas. La piel de laboratorio puede ayudarnos a encontrar tratamientos para las enfermedades, curar heridas, animales de repuesto de las pruebas de cosméticos, y el diseño de “cuero” que emula la apariencia de pieles de animales reales. Así es como estamos imitando la piel para beneficiar a los seres humanos y a otras criaturas.

Problemas de tortugas

La fibropapilomatosis ataca con mayor frecuencia a las tortugas verdes, aunque a veces aparece en otras especies de tortugas marinas. La enfermedad puede debilitar a las tortugas mediante el crecimiento de tumores que impiden que los animales vean bien o coman, y por la supresión del sistema inmunológico.

Para combatir esta enfermedad, los científicos deben examinar cómo el virus (Chelonid herpesvirus 5, o ChHV5 para abreviar) se multiplica en las células vivas. Así, Work y su equipo recolectaron muestras de piel de tortugas verdes con fibropapilomatosis que acababan de morir o debían ser sacrificadas. Luego hicieron un gel a partir de colágeno -la misma proteína que da a la piel su firmeza- y lo sembraron con células tomadas desde el interior de la piel donada. Es esta capa que vemos cuando examinamos un bolso de cuero o un par de zapatos, dice Work. Finalmente, su equipo hizo crecer las células superficiales de la piel encima de este andamio.

Los frutos de sus labores son pequeños tapones de piel de sólo unos 5 a 6 milímetros de ancho. Pero bajo el microscopio, se parecen a la piel de tortuga real, dice Work.

El herpesvirus 5 de Chelonid y algunos otros virus (como el que causa verrugas en las personas) no se pueden cultivar en un laboratorio sin un ambiente que imita la forma de la piel y está poblado por células vivas que maduran.

Otros virus son menos exigentes, incluyendo herpes simple (causa de herpes labial y herpes genital en humanos). Normalmente, el herpes simple y otros virus se cultivan en un “césped” plano de células de la piel en una placa de Petri. Pero este ajuste no recrea realmente la forma y la estructura de la piel real. Así que puede haber ideas que estamos perdiendo cultivando virus en un plato. “Realmente no hemos visto lo que el virus hace en la estructura tridimensional real de la piel reconstruida”, dice Work.

Cuando él y sus colegas crecieron ChHV5 en su “piel” de tortuga, el patógeno no se comportó como se esperaba. Los virus formaron extrañas estructuras en forma de sol para servir como “fábricas” en las células donde el virus se estableció y realizó copias de sí mismo. “La forma en que todos estos componentes se estaban poniendo juntos … era muy diferente de lo que la gente veía con los virus herpes convencionales”, dice Work.

Podría ser que el herpes simple, y otros virus del herpes que infectan a las personas, también forman estructuras similares para reunir nuevos reclutas. “La replicación del virus del herpes es en realidad mucho más complicada de lo que la gente pensaba”, especula el trabajo. Cuanto más sabemos acerca de cómo los virus realmente interactúan con las células, podemos diseñar los medicamentos más eficaces.

Ahora que los científicos pueden cultivar ChHV5 en el laboratorio, el siguiente paso es llegar a un análisis de sangre para la fibropapilomatosis. Eso les haría pensar que la enfermedad está suelta en un área en particular antes de que las tortugas comiencen a morir.

No será práctico vacunar o tratar a todas las tortugas directamente. Pero podemos ser capaces de desalentar la transmisión de la enfermedad, de la misma manera que usamos insecticidas y mosquiteros para impedir que los mosquitos pasen la malaria.

Y ahora que la piel de reptiles se ha cultivado con éxito en el laboratorio, la técnica podría ponerse a trabajar investigando otras enfermedades de piel de reptiles y anfibios. La piel artificial podría ayudarnos a aprender más sobre la enfermedad de hongos de la serpiente, que amenaza a las serpientes en el este y el medio oeste de Estados Unidos, o el hongo chytrid que ha infectado a las ranas alrededor del mundo.

Heridas curativas

La piel de tortuga no tiene folículos pilosos o glándulas sudoríparas, dice el trabajo. Así que es un poco más fácil de ingeniería que la piel humana. Sin embargo, la técnica que utilizó para emular pieles de tortugas marinas fue adaptada de las utilizadas comúnmente para cultivar nuestra propia versión de piel humana.

Los sustitutos de la piel son una alternativa al uso de injertos trasplantados desde cualquier lugar del cuerpo de un paciente para cubrir quemaduras u otras heridas crónicas. “Va a haber un número limitado de veces que los pacientes permitirán que los injertos sean tomados de sus muslos. Estos productos que ya están hechos se hicieron muy populares por eso “, dice Vincent Falanga, profesor emérito del Departamento de Dermatología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Boston, cuyos estudios sobre piel viva bioingeniería llevaron a la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. Ayudan a las heridas no curativas a cerrar más rápidamente.

A diferencia de los injertos de piel, la piel bioengineered no pega alrededor, y eventualmente se desintegra. Sin embargo, protege la herida y estimula los procesos naturales de curación de la piel. El uso de la piel bioengineered es un proceso menos doloroso que pasar por injertos de piel y puede causar menos complicaciones, aunque también es más costoso en general.

La piel Bioengineered se cultiva a menudo usando las células tomadas de los prepucios de los recién nacidos. Sin embargo, las células jóvenes vigorosas pueden estimular el área dañada tanto que requiere más energía de la que puede suministrar, dice Falanga. Este tipo de piel que depende de las células adultas menos activas en realidad podría ser más eficaz para ayudar a curar heridas.

Sustitutos de la piel no funcionan como la cosa real. El año pasado, sin embargo, los investigadores en Japón informaron que habían crecido la piel del ratón realista de las células madre y trasplantado con éxito a otros roedores. Anteriormente, cuando los científicos crecían la piel de las células madre, sólo lograron hacer láminas de células que emulaban la capa más externa de la piel. Pero la nueva piel recreó las tres capas encontradas en la piel, así como gozando de los folículos del pelo y de las glándulas sebaceas (que hacen una secreción grasa para lubricar la piel).

Falanga es escéptico de que este tipo de piel de ingeniería tendrá un buen desempeño en las heridas crónicas. “La gente en el campo de la bioingeniería, quieren reproducir lo que ya está en la naturaleza”, dice. “Queremos tener un producto que se parezca exactamente a la piel”. Sin embargo, las heridas persistentes carecen de suministro de sangre adecuado o tienen otros problemas que les impiden sanar. Por lo tanto, pueden ser incapaces de mantener una piel que funcione normalmente, con sus altas demandas de energía.

Sin embargo, el equipo en Japón espera que su piel cultivada en laboratorio eventualmente ayude a las personas con quemaduras, cicatrices o enfermedades de la piel como la alopecia. “Hasta ahora, el desarrollo de la piel artificial se ha visto obstaculizado por el hecho de que la piel carecía de  órganos importantes, como los folículos pilosos y las glándulas exocrinas”, dijo en un comunicado de prensa el coautor Takashi Tsuji, del Centro RIKEN para Biología del Desarrollo. Con esta nueva técnica, hemos crecido exitosamente la piel que replica la función del tejido normal. ”

La piel realista también aproxima a los científicos a su sueño de crecer órganos enteros que pueden ser trasplantados en personas, dijo Tsuji.

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