Sección de un cerebroide (Foto: Institute of Molecular Biotechnology)

Impresoras 3D para crear órganos bioartificiales

Las impresoras 3D no paran de darnos sorpresas desde su reciente aparición. Una de sus últimas utilidades es la impresión de tejidos para investigación farmacológica y de órganos para trasplantes. Una vez más la biología molecular y la tecnología se unen para mejorar la vida de la humanidad.

Aún falta más de una década para que los órganos hechos con impresoras 3D sean una realidad y se usen para trasplantar, pero los pasos hacia su creación son firmes. Uno de los más avanzados es la oreja. Hay varios equipos trabajando en ello. Los más adelantados son científicos de la Universidad Cornell que han fabricado orejas de aspecto humano pero, por el momento, con células de vaca.

Oreja artificial (Foto: Lindsay France/University Photography

Oreja artificial (Lindsay France/University Photography)

Para crear estos prototipos de orejas, los científicos escanearon orejas de bebés y crearon un molde de colágeno con la impresora 3D. Al molde le inyectaron células de cartílago de cola de rata y de oreja de vaca. Suena como una pócima de brujas pero es pura ciencia. Luego crearon un entorno adecuado para que estas células se reprodujeran y formaran una estructura estable que se pudiera coser al paciente. Por el momento las han colocado en lomos de ratas y han terminado su desarrollo perfectamente. El siguiente paso es para hacerlas de células humanas para que sean trasplantables.

Otro de los órganos en vías de desarrollo es el hígado, uno de los más complejos de reproducir en el laboratorio. El tejido del hígado tiene una arquitectura muy concreta en el que las distintas células que lo conforman están distribuidas con un patrón muy definido. Los investigadores estadounidenses de la compañía Organovo han conseguido reproducir de manera fiel esta arquitectura con una impresora 3D.

Por ahora, los científicos han creado pequeños bloques de tejido de tan solo medio milímetro de profundidad y 4 milímetros de ancho. Son mini hígados hechos a partir de células sobrantes de operaciones y biopsias.

Estos minihígados artificiales se comportan como un hígado real. Son capaces de realizar las mismas funciones, pero con grandes limitaciones, por eso por el momento, no son trasplantes. Los están usando para algo no menos interesante y útil que es observar cómo reacciona el tejido ante ciertos medicamentos contra el cáncer.

Hoy en día, el desarrollo de un nuevo medicamento dura unos 10 años, desde que se inicia la investigación sobre sus posibilidades terapéuticas hasta que llega a comercializarse. “La bioimpresión de tejidos va a revolucionar el ámbito sanitario. La primera necesidad es la de generar modelos tisulares para la prueba de fármacos. Usándolos podríamos tener aprobado un fármaco en tres o cuatro años. Es un avance muy significativo”, explicaba en BioSpain 2014 hace escasas semanas José Manuel Baena, de la empresa Breca Health Care, que está trabajando en el desarrollo de tejidos con impresoras 3D para experimentación con fármacos.

Recreación digital del tejido del hígado (foto: Organovo)

Recreación digital del tejido del hígado (Organovo)

Inquietantes mini cerebros están creciendo en los laboratorios del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena. En realidad, como los hígados, son bloques de tejido de 4 milímetros que reproducen la estructura de un cerebro humano. En esta ocasión la impresora 3D no ha tenido nada que ver. La creación ha sido posible gracias a la tecnología con células madre y, según los expertos, ayudará a analizar cómo se desarrolla este órgano en el útero materno y a entender algunas claves de las enfermedades neurológicas y de salud mental.

“Ya ha sido posible el trasplante de una tráquea y una vejiga en humanos y mi optimismo me dice que se hará con un corazón en no más de 10 años”, señalaba. La falta de financiación es “uno de los principales obstáculos que hacen peligrar el desarrollo futuro de la ingeniería tisular”, lamentaba.

Estos órganos ya trasplantados se han hecho con otros métodos previos al reciente despegue meteórico de las impresoras 3D. La vejiga se presentó en 2006. La creó Anthony Atala, un ingeniero tisular de renombre, director del Instituto de Medicina Regenerativa de la Universidad Wake Forest Baptista. Estas vejigas artificiales fueron implantadas a siete humanos con, por el momento, éxito.

El mismo equipo presentó hace pocos meses los resultados de un trasplante de vagina artificial. “El método está pensado para personas que nacen con una malformación en la vagina o sin ella. Cogemos un pequeño trozo del tejido y lo cultivamos en el laboratorio hasta que creamos un órgano que se le puede implantar al paciente”, explicó Atala.

Vagina artificial (Foto: Institute for Regenerative Medicine)

Vagina artificial (Institute for Regenerative Medicine)

Lo hacen colocando las células sobre un andamio hecho de material biodegradable con una forma similar a una vagina, completamente personalizada según la mujer. Luego los cirujanos abren un canal en la pelvis de la paciente y suturan el armazón. Este con el tiempo desaparece y deja depositada la nueva vagina artificial hecha con el mismo tejido del paciente, de tal manera que el cuerpo reconoce el órgano artificial como propio. Han pasado 8 años desde su implante a cuatro adolescentes de entre 13 y 18 años, tiempo suficiente para confirmar que este invento funciona.

El método más popular usado para crear órganos en el laboratorio antes de la llegada de las bioimpresoras era la ‘descelularización’. Consiste en extraer todas las células de un órgano dejando tan sólo su andamiaje de tejidos internos. Es algo así como si a un edificio le quitas todo menos la estructura básica de pilares y vigas que lo sostiene. Luego, se repuebla con células del paciente, hasta obtener el órgano completo y, por supuesto, absolutamente compatible.

El método desarrolló en 2008 el equipo la doctora Doris Taylor, del Instituto de Minnesota entonces, ahora en el Instituo del Corazón de Texas. Con él se han creado pulmones y corazones de rata. La doctora está centrada ahora en mejorar el corazón. A grandes rasgos, para hacer el primer prototipo corazón repoblaron uno vacío de una rata muerta con células cardiacas de ratitas recién nacidas. Cuatro días después el órgano bioartificial empezó a contraerse. Y ocho días más tarde, latía con normalidad. En humanos, por el momento, solo se han obtenido carcasas. Se ha hecho aquí, en España, en el Hospital Gregorio Marañón en Madrid, gracias al cardiólogo Francisco Fernández-Avilés, que trabaja en contacto con Taylor.

La córnea también se ha trasplantado con éxito. Es prácticamente igual que una córnea auténtica. La natural es fundamental para la visión. Sin ella no vemos. Es un finísimo tejido, transparente compuesto por colágeno y células. Protege el iris y el cristalino y a la vez deja pasar la luz. Es como el cristal de una ventana. Si se vuelve opaca por alguna enfermedad o desgarro deja de entrar la luz y dejamos de ver.

Corazón creado en el laboratorio de rata (Foto: Instituto dfe Minnesota)

Corazón creado en el laboratorio de rata (Instituto de Minnesota)

Lo más impactante de este trasplante es que no produce rechazo y que las células oculares han proliferan alrededor de la nueva córnea, se integran con ella. El cuerpo de los trasplantados se ha encargado de humanizarla con tejido propio. Los nervios también se regenerado y la zona ha recuperado la sensibilidad. Algo que, según cuentan los investigadores, no se había logrado nunca antes.

A principios de año se iniciaban una serie de trasplantes experimentales de córneas semiartificiales hechas en la Unidad de Producción Celular del Hospital Virgen de las Nieves y con la participación de la Universidad de Granada. En este caso se parte de una córnea donada y se fabrican en el laboratorio las capas más externas del órgano. Estos rimeros trasplantes servirán para saber cómo tolera la córnea esas células artificiales. Pronto se conocerán los resultados.

En definitiva, son muchos los laboratorios con los ojos puestos en la creación de órganos artificiales para trasplantar. Cada uno lo intenta de una manera, con sus particulares métodos, que poco a poco y con la perseverancia propia de la investigación científica van dando resultados positivos. Las impresoras 3D llegan en el momento adecuado. Son rápidas, agilizan procesos y abren nuevas posibilidades, refrescando así las ideas los biotecnólogos. Ideas que nos harán progresar hacia ese futuro que hace tan solo unas décadas nos parecía un imposible de ciencia ficción.

Tweet about this on TwitterShare on FacebookShare on LinkedInPin on PinterestEmail this to someoneDigg thisShare on TumblrShare on RedditShare on Google+Print this page

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>