Muchas criaturas tienen la capacidad de regenerar completamente al menos algunas extremidades, como las salamandras, las estrellas de mar, los cangrejos y los lagartos. Los gusanos planos pueden incluso cortarse en pedazos, y cada pieza reconstruye un organismo entero.
Los humanos somos capaces de cerrar las heridas con el crecimiento de nuevos tejidos, y nuestros hígados tienen una notable capacidad, casi similar a la de los platelmintos, de regenerarse hasta alcanzar su tamaño completo tras una pérdida del 50%.
Pero la pérdida de un miembro grande y estructuralmente complejo -un brazo o una pierna- no puede ser restaurada por ningún proceso natural de regeneración en humanos o mamíferos. De hecho, tendemos a cubrir las lesiones importantes con una masa amorfa de tejido cicatrizal, que las protege de nuevas pérdidas de sangre e infecciones e impide que sigan creciendo.
Los científicos han conseguido hacer crecer patas en ranas adultas que son incapaces de regenerarlas de forma natural. Las ranas de estudio regeneraron una pata perdida a lo largo de varios meses, gracias a una exposición de sólo 24 horas a un cóctel de cinco fármacos en un biorreactor. Las nuevas patas eran lo suficientemente funcionales como para permitir la sensibilidad y la locomoción, según anuncian los investigadores en la revista ‘Science Advances’.
Para millones de pacientes que han perdido miembros por razones que van desde la diabetes hasta traumatismos, la posibilidad de recuperar la función mediante la regeneración natural sigue estando fuera de su alcance ya que la regeneración de piernas y brazos sigue siendo cosa de salamandras y en la ficción.
Pero el nuevo estudio de científicos de la Universidad de Tufts y del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, acerca un poco más al objetivo de la medicina regenerativa.
En ranas adultas, incapaces por naturaleza de regenerar sus extremidades, los investigadores lograron provocar el crecimiento de una pata perdida mediante un cóctel de cinco fármacos aplicado en una cúpula de silicona de biorreactor portátil que sella el elixir sobre el muñón durante sólo 24 horas. Ese breve tratamiento pone en marcha un periodo de 18 meses de crecimiento que restablece una pierna funcional.
Los investigadores de Tufts desencadenaron el proceso de regeneración en las ranas de garras africanas encerrando la herida en un tapón de silicona, al que llaman ‘BioDome’, que contiene un gel de proteína de seda cargado con el cóctel de cinco fármacos.
Cada uno de los fármacos cumplía un objetivo diferente, como reducir la inflamación, inhibir la producción de colágeno que provocaría cicatrices y fomentar el crecimiento de nuevas fibras nerviosas, vasos sanguíneos y músculos. La combinación y el biorreactor proporcionaron un entorno local y señales que inclinaron la balanza desde la tendencia natural a cerrar el muñón hacia el proceso regenerativo.
Los investigadores observaron un crecimiento espectacular del tejido en muchas de las ranas tratadas, recreando una pata casi totalmente funcional. Las nuevas extremidades tenían una estructura ósea extendida con características similares a la estructura ósea de una extremidad natural, un complemento más rico de tejidos internos (incluidas las neuronas), y varios «dedos» crecieron desde el extremo de la extremidad, aunque sin el apoyo del hueso subyacente.
La extremidad regenerada se movía y respondía a estímulos como el toque de una fibra rígida, y las ranas pudieron utilizarla para nadar por el agua, moviéndose de forma muy parecida a como lo haría una rana normal.
«Es emocionante ver que los fármacos que seleccionamos ayudaron a crear una extremidad casi completa –resalta Nirosha Murugan, investigadora afiliada al Allen Discovery Center de Tufts y primera autora del trabajo–. El hecho de que sólo fuera necesaria una breve exposición a los fármacos para poner en marcha un proceso de regeneración de meses de duración sugiere que las ranas, y quizá otros animales, pueden tener capacidades regenerativas latentes que pueden ponerse en marcha».
Los investigadores exploraron los mecanismos por los que la breve intervención podía dar lugar a un crecimiento a largo plazo. En los primeros días tras el tratamiento, detectaron la activación de vías moleculares conocidas que se utilizan normalmente en un embrión en desarrollo para ayudar a que el cuerpo tome forma.
La activación de estas vías podría permitir que la carga del crecimiento y la organización del tejido sea manejada por la propia extremidad, de forma similar a como ocurre en un embrión, en lugar de requerir una intervención terapéutica continua durante los muchos meses que lleva el crecimiento de la extremidad.
Los animales con capacidad natural de regeneración viven en su mayoría en un entorno acuático. La primera etapa de crecimiento tras la pérdida de un miembro es la formación de una masa de células madre en el extremo del muñón, llamada blastema, que se utiliza para reconstruir gradualmente la parte del cuerpo perdida. La herida se cubre rápidamente con células de la piel en las primeras 24 horas después de la lesión, protegiendo el tejido que se reconstruye por debajo.
«Los mamíferos y otros animales en regeneración suelen tener sus lesiones expuestas al aire o en contacto con el suelo, y pueden tardar de días a semanas en cerrarse con tejido cicatricial –afirma David Kaplan, profesor de la familia Stern de ingeniería en Tufts y coautor del estudio–. El uso de la tapa ‘BioDome’ en las primeras 24 horas ayuda a imitar un entorno similar al amniótico que, junto con los fármacos adecuados, permite que el proceso de reconstrucción avance sin la interferencia del tejido cicatricial».
Los trabajos anteriores del equipo de Tufts mostraron un grado significativo de crecimiento de las extremidades provocado por un único fármaco, la progesterona, con el BioDomo. Sin embargo, la extremidad resultante crecía en forma de espiga y distaba mucho de la extremidad funcional de forma más normal lograda en el estudio actual.
El cóctel de cinco fármacos representa un hito importante en el restablecimiento de extremidades de rana totalmente funcionales y sugiere que una exploración más profunda de las combinaciones de fármacos y factores de crecimiento podría conducir a extremidades recrecidas aún más completas desde el punto de vista funcional, con dígitos normales, membranas y características esqueléticas y musculares más detalladas.
«Vamos a probar cómo este tratamiento podría aplicarse a los mamíferos», adelanta el autor correspondiente Michael Levin, profesor Vannevar Bush de Biología en la Escuela de Artes y Ciencias, director del Centro de Descubrimiento Allen en Tufts, y miembro asociado de la facultad del Instituto Wyss.
«Cubrir la herida abierta con un entorno líquido bajo el BioDomo, con el cóctel de fármacos adecuado, podría proporcionar las primeras señales necesarias para poner en marcha el proceso regenerativo –afirma–. Es una estrategia centrada en desencadenar programas de patronaje anatómico latentes e inherentes, no en microgestionar el crecimiento complejo, ya que los animales adultos aún tienen la información necesaria para crear sus estructuras corporales».
