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La inyección que regenera el tejido cardiaco

BIOFORGE crea un sistema basado en un hidrogel inyectable que puede promover la curación del corazón después de un infarto

FOTO: PABLO REQUEJO / PHOTOGENIC

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Publicado por
Estibaliz Lera

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Sudaba mucho y vomitaba con dolor en el pecho. Nunca su brazo le puso sobre aviso. Tampoco tenía colesterol alto ni hipertensión arterial. El tabaco, además del estrés y la herencia genética, hicieron de las suyas hasta provocarla la obstrucción de las tres arterias coronarias . En su caso un enorme dolor emergió en su pecho, que se extendió a la garganta, la espalda y los brazos. Se quedó clavado en el sofá. Llamaron a los servicios de emergencia. En los dos casos el diagnóstico fue el mismo: infarto de miocardio , una enfermedad que se produce por una falta de riego al tejido muscular del corazón, por norma general por obstrucción o estrechamiento de una arteria en esa zona. De hecho, es una de las consecuencias más graves de los procesos de arterioesclerosis. 

Esta patología cardiovascular causa alrededor de cuatro millones de fallecimientos en Europa y 1,9 millones en la Unión Europea , la mayor parte por enfermedad coronaria, lo que supone un coste estimado de 196.000 millones de euros anuales, el 54% de la inversión total en salud, y da lugar a un 24% de las pérdidas en productividad. Y es que la tasa de prevalencia del infarto se estima en el 2,9% de la población –el 4,2% de los varones y el 2,1% de las mujeres–. Por tanto, es una afección de alta relevancia social y sanitaria. 

Sus efectos son, en primer lugar, la muerte por falta de oxígeno del tejido muscular cardiaco irrigado por la arteria obstruida. En segundo lugar, los pacientes que sobreviven, la necrosación no se regenera de manera espontánea y la evolución de esa zona forma una cicatrización que no es funcional, por lo que el corazón pierde capacidad de función cardiaca. Como consecuencia, la persona sufrirá una insuficiencia crónica, que limitará su calidad de vida, con continua debilidad y fatiga, y a medio y largo plazo puede ocasionar problemas en otros órganos como pulmones, riñón e hígado. 

Para no llegar a esta situación límite, investigadores del grupo de Materiales Avanzados y Nanobiotecnología (BIOFORGE) y de la Universidad Nacional de Irlanda han desarrollado un sistema basado en un hidrogel inyectable con capacidad para regenerar el tejido cardiaco dañado tras un infarto de miocardio, así como para prevenir que dicho tejido sufra un mayor daño postinfarto. 

El proyecto surge dentro de una iniciativa financiada por la Unión Europea en un amplio consorcio internacional destinada a desarrollar nuevos materiales y terapias para el tratamiento de las zonas isquémicas (áreas con problemas de falta de riego sanguíneo) entre las que se encuentra el tejido muscular cardiaco después de un infarto, pero también los tejidos de las extremidades de personas diabéticas o las zonas cerebrales afectadas por un ictus. En el caso concreto del corazón infartado, José Carlos Rodríguez Cabello , catedrático del departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Valladolid y director del laboratorio BIOFORGE, detalla que se apostó por el desarrollo de materiales avanzados capaces de interaccionar a nivel celular con los componentes biológicos (células y matriz extracelular) y estimular procesos regeneradores que lleven a un restablecimiento de tejido sano en la zona afectada.

El hidrogel inyectable se aplica en forma líquida a través de la aguja de una jeringuilla en la zona infartada. «Mientras está en ese estado líquido se infiltra entre las fibras musculares e, inmediatamente, gelifica in situ quedándose localizado en el lugar de aplicación. Ese hidrogel bloquea primero el proceso de cicatrización y después provoca un proceso acelerado de formación de vasos sanguíneos en la zona necrosada junto con el reclutamiento de células sanas de la periferia, que migran a través del hidrogel a la zona afectada para regenerar el tejido muscular», explica para, a renglón seguido, añadir que debe aplicarse durante los primeros días, en esos momentos en los que el proceso inflamatorio que aparece como consecuencia de la necrosación empieza a generar la cicatrización que se quiere evitar.

En su opinión, es innovador en varias de sus principales propiedades. En primer lugar, apunta que es un material inyectable que solo se convierte en gel una vez que ha sido inyectado, por lo que es aplicable de manera sencilla mediante una simple inyección. Además, agrega, es un material con una compleja composición que es capaz de interaccionar con las células vivas de muchas formas, con la meta de provocar una respuesta adecuada y dirigir todo el proceso curativo, bloqueando la formación de la cicatriz y promoviendo la regeneración del músculo cardiaco. También tiene la propiedad de desaparecer a medida que las células y los tejidos sanos lo van sustituyendo por los componentes naturales de la matriz extracelular.

Respecto a las ventajas, el director del laboratorio BIOFORGE comenta que la regeneración del tejido cardiaco en los eventos de infarto de miocardio es un problema de alta relevancia médica y social que no tiene solución clínica. «En la actualidad la terapia más prometedora parecía residir en la terapia celular; la aplicación de células pluripotenciales en la zona necrosada para intentar restaurar el tejido dañado». Sin embargo, informa de que estas terapias celulares solo han alcanzado resultados modestos, mientras que el empleo de células vivas como agentes terapéuticos conlleva una enorme carga de dificultades de todo tipo, de manejabilidad, regulatorias y hasta incluso éticas, y tampoco están exentas de riesgos como la potencial carcinogénesis de esas células utilizadas. «El empleo de un material bioactivo que no necesita de su combinación con células exógenas para su función, ya que es capaz de reclutar células endógenas de los tejidos sanos periféricos y dirigirlas a la zona afectada, es un significativo avance en las posibilidades terapéuticas de esta estrategia», sostiene Rodríguez Cabello.

La tecnología en la que se basa es pionera. De hecho, el uso de biotecnología en la creación y producción de los materiales ha dado lugar a la obtención de soluciones mucho más funcionales y eficaces que las alternativas de otros materiales obtenidos con el mismo fin mediante tecnologías de síntesis químicas más convencionales. Es más, subraya que estos últimos no alcanzan los niveles de bioactividad y funcionalidad descritos en este reportaje.

Este proyecto surgió, tal y como señala, porque la regeneración del corazón infartado es una especie de «santo grial» de la medicina regenerativa. «Es un objetivo muy perseguido sobre el que nosotros y muchos otros científicos de este campo llevamos abordando con diferentes estrategias desde hace tiempo. En este caso, los éxitos obtenidos no son el resultado de la serendipia, sino de la evolución de la tecnología y la aplicación paulatina de métodos y conocimiento de vanguardia», reconoce antes de manifestar que se ha desarrollado en modelos animales, en modelos de infarto de miocardio muy severos y en especímenes con corazones de tamaño y complejidad semejante a la del corazón humano, como los modelos ovinos y porcinos.

Todo comenzó hace cinco años, aunque respecto al desarrollo de los materiales utilizados en la fabricación del hidrogel, el catedrático del departamento de Física de la Materia Condensada afirma que recoge una experiencia en el diseño y producción de materiales bioactivos para medicina regenerativa que lleva desarrollándose en el grupo de investigación BIOFORGE durante, al menos, los últimos 15 años.

En este momento, con la aplicación de la patente y la publicación de los resultados, ha finalizado la prueba de concepto en la fase de investigación básica. Han comenzado en el último año los ensayos preclínicos y han empezado a preparar el terreno para entrar en estudios clínicos. Junto a esto, también se están abordando otros aspectos de desarrollo tecnológico, como la adaptación de catéteres capaces de simplificar la aplicación del hidrogel mediante técnicas mínimamente invasivas.

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