La matriz extracelular de tallos, hojas e incluso frutos podría ser aprovechada para suplantar desde tendones hasta tejidos blandos del cuerpo. Si bien restan años de investigación para su aplicación clínica, las pruebas de laboratorio son promisorias. Por sus propiedades y biocompatibilidad, las estructuras vegetales son óptimas para su uso como alternativa a los tejidos de origen animal. El proyecto fue uno de los ganadores del certamen UNC Innova 2024.
La demanda de órganos y tejidos para trasplantes excede ampliamente su disponibilidad. Datos del Sistema Nacional de Información de Procuración y Trasplante de Argentina, dependiente del Incucai, indican que al 10 de julio de 2024 había 9.978 personas en lista de espera de donantes, de las cuales 2.865 necesitan específicamente tejidos.
Los avances en ingeniería de tejidos permitieron desarrollar tejidos naturales y de síntesis, pero todavía presentan problemas que demoran su aplicación clínica como la correcta entrega de nutrientes y la difusión de oxígeno. Las alternativas de origen animal, en tanto, presentan disponibilidad limitada, costo elevado y potencialmente pueden transmitir enfermedades o provocar reacciones inmunológicas.
Frente a ese cuadro, un equipo del Departamento de Química Orgánica y Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC estudia desde hace tiempo el uso de tejidos vegetales para reemplazar tejidos humanos lesionados.
El proyecto obtuvo el segundo lugar en la categoría “Investigación aplicada” del certamen UNC Innova 2024, que organizó la Secretaría de Innovación y Vinculación Tecnológica de la UNC.
La idea de trasfondo es simple. Mediante una combinación de agentes químicos, se extrae el “relleno” de las hojas –es decir, todas sus células vegetales internas–, hasta quedarse sólo con el “envase”: la membrana extracelular traslúcida que funciona como soporte natural.
Es un proceso que sigue un extenso protocolo y demanda varios días de trabajo, tras los cuales la matriz queda lista para ser “sembrada” con células humanas e implantada en la zona afectada para que inicie la regeneración del tejido afectado.
Todo esto es factible porque ambos tejidos –animal/humano y vegetal– poseen una red vascular ramificada similar y sus estructuras anatómicas comparten ciertas propiedades mecánicas. En las plantas, además, lo más abundante en las paredes de la matriz es la celulosa, un componente biocompatible que promueve la cicatrización de heridas, así como la proliferación celular.
Esas características posibilitan que tallos, hojas o frutos puedan ser usados para suplantar desde componentes rígidos y resistentes, como tendones y tejido óseo, hasta otros más flexibles y maleables, como los tejidos blandos del cuerpo humano.
Andamios tridimensionales de origen vegetal
Para la fabricación de “andamios tridimensionales de origen vegetal”, como se denomina técnicamente el desarrollo, actualmente el grupo de investigación conducido por Nancy Salvatierra utiliza hojas de espinaca.
Para liberar todo el contenido celular sin afectar la morfología y la vascularización del tejido vegetal, el equipo aplica una metodología de diseño propio que combina diferentes agentes químicos, como solventes orgánicos, detergentes y soluciones blanqueadoras.
Su técnica permite mantener la microarquitectura interna sin alteraciones. Además, el ADN residual se ubica dentro de los valores admitidos para no inducir reacciones de inmunogenicidad futuras en el organismo receptor.
En cuanto a su comportamiento mecánico, los ensayos determinaron que su elasticidad es compatible con la del tejido cardíaco.
En los cultivos celulares, además, no detectaron riesgos de citotoxicidad. Y las evaluaciones biológicas in vivo revelaron que los andamios no produjeron alteración a nivel cutáneo. Durante la implantación en roedores, la biodegradabilidad fue completa en los tiempos ensayados.
Por el origen biológico de los insumos, la solución propuesta habilitaría el desarrollo de los andamios mediante tecnología verde. Permitiría, a un menor costo de producción, contar con un volumen mayor de masa de tejido vascularizado, con el consecuente impacto en los sistemas de salud.
En las hojas, la pared celular de las células foliares, en términos simples, el soporte donde se encuentran las células que constituyen los tejidos. Para obtener el andamio, primero es necesario remover las ceras cuticulares; es decir, permeabilizar la hoja, lo que se logra con solventes orgánicos.
A través de diferentes pasos, las hojas de espinaca son colocadas en diferentes medios para ir removiendo progresivamente todos sus componentes celulares. Luego se las enjuaga y posteriormente se las desinfecta.
A ese proceso le siguen estudios de caracterización de los andamios descelularizados obtenidos. Uno de ellos analiza el trabajo mecánico, por ejemplo, de tracción: se le aplica una fuerza y se establece cuánta resistencia opone. Esto es fundamental para establecer, según su resistencia y su comportamiento, qué tipo de tejido u órgano humano podría reemplazar.
También se efectúan estudios biocompatibilidad in vitro e in vivo según estándares internacionales. Los resultados, en todos los casos, fueron negativos.
Por Andrés Fernández. Área de Comunicaciones y Eventos
Secretaría de Innovación y Vinculación Tecnológica de la Universidad Nacional de Córdoba. Argentina.
