Imprimir tejidos humanos

¡No es ciencia ficción! Las bioimpresoras en 3D están creando réplicas de tejidos u órganos humanos que con el tiempo pueden ser usados en el paciente que requiera un trasplante.

No se parece a la impresora que tiene en su casa u oficina. La de uso médico e investigación es muy sofisticada. Se la conoce como bioimpresora en tres dimensiones (3D), capaz de imprimir tejidos humanos con el fin de repararlos o sustituirlos.

En el 2010, Fred Davis, presidente de la empresa Invetech (EE.UU.), fabricante de esta máquina, dijo que construir órganos célula a célula era considerado ciencia ficción hasta no hace mucho. Pero, agregó, la realidad es que combinando tecnología y ciencia se podía crear “un instrumento que mejoraría la vida de las personas, facilitando el acceso a la nueva medicina regenerativa en todo el mundo”.

Esta bioimpresora, manifestó, incluye un software muy intuitivo que permite a los ingenieros construir un modelo en tres dimensiones de los tejidos sobre la pantalla como, por ejemplo, un vaso sanguíneo. Una vez diseñado, comienza la impresión con dos cabezales: uno “cargado” con las células humanas y otro con el hidrogel o matriz que sirve de soporte para la construcción de los tejidos. Incluso, un sofisticado sistema de calibración con láser garantiza que cada célula se coloca en la posición correcta. Y en el interior del aparato, una cabina con los estándares de bioseguridad logra que los tejidos se mantengan esterilizados.

Un año después, en la conferencia anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS, por su sigla en inglés), un equipo de la Universidad de Cornell, en Nueva York, mostró también el prototipo de una impresora que desarrollaba en su proyecto lab@home, capaz de imprimir una oreja de tejido humano. “La máquina parte de un mapa tridimensional creado en computadora y luego modela la oreja de tamaño real, línea por línea”, difundió la BBCNews.

Para esta demostración, manifestó el experto en robótica Hod Lipson, sustituyeron las células reales que usarían en sus pruebas por gel de silicona. Manifestó que si empezaban imprimiendo con plástico, era posible que se pueda imprimir con materiales biológicos, para crear construcciones de tejido en tres dimensiones. Agregó que las impresoras 3D en la medicina se habían estado probando con la fabricación de válvulas coronarias sintéticas.

Como aporte a estos avances, en una conferencia de TEDTalks el cirujano Anthony Atala, director del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de la Universidad de Wake Forest, ubicada en Winston-Salem, en Carolina del Norte, proyectó al público un experimento en fase inicial que algún día podría resolver el problema de la donación de órganos. Era la impresora tridimensional que va reproduciendo un objeto (un hueso o una vejiga, por ejemplo). La única diferencia es que en lugar de usar tinta, emplea células.

Explicó que con el paso de los años los órganos tienden a fallar y que en la última década hay mucha gente que necesita de ellos, y es ahí donde entra en juego la medicina regenerativa, que abarca varias áreas diferentes. “Se pueden usar matrices con biomateriales que son como el material de una blusa o camisa, pero diseñados especialmente para implantes de pacientes, que funcionan bien y ayudan a la regeneración. O usar células solas, ya sean las de uno mismo o distintas poblaciones de células madre. O usar ambas. En realidad se pueden usar biomateriales junto con células”.

Órganos sólidos

Atala también mencionó en TEDTalks que ya se estaba trabajando en otras impresoras más sofisticadas, porque el desafío es mayor: los órganos sólidos.

El 90% de los pacientes en lista de trasplante espera un riñón y se muere a diario, debido a que no hay suficientes órganos para todos. Comentó que es más difícil crear órganos grandes, vasculares, con gran suministro de vasos sanguíneos y muchas células presentes. Pero que la estrategia por emplear es una tomografía para ir capa por capa haciendo un análisis computarizado de imágenes morfométricas y reconstruir en 3D para obtener una réplica perfecta del riñón del paciente por trasplantar.

Añadió que toma siete horas imprimir un riñón y que las estructuras renales (riñones) impresas son prototipos que están siendo estudiados experimentalmente y que todavía faltan algunos años para que sean funcionales y de uso clínico.

Disponibles para la venta

Keith Murphy, representante de la empresa Organovo, manifestó en la Conferencia Inside 3D Printing celebrada el 31 de octubre pasado en Santa Clara, California (EE.UU.), que la compañía ya ha impreso con éxito varios tejidos humanos, incluidos conductos del aparato respiratorio, partes del hígado, corazón, mamas, nervios periféricos, huesos e incluso vasos sanguíneos.

“En este mes comenzará a ofrecer tejido hepático impreso en 3D, disponible para su comercialización a las compañías farmacéuticas para que realicen con ellos pruebas de toxicidad de sus medicamentos. El objetivo de ello es reducir la dependencia de la experimentación con animales en los ensayos clínicos, pruebas que en muchas ocasiones no son fiables”, aseguró Murphy.

Este es tan solo su plan más inmediato, dijo, ya que se estima que dentro de 4 a 6 años se llevarán a cabo los primeros ensayos clínicos de partes de hígado humano impresas en 3D. Estos órganos podrán ser utilizados para reemplazar porciones enfermas de hígado de un paciente y, como consecuencia, mejorar su calidad y esperanza de vida durante la espera de un trasplante total del órgano.

Asimismo, investigadores de la Universidad de Harvard (EE.UU.) afirman haber creado un tejido entrelazado con vasos sanguíneos. La científica Jennifer Lewis y su equipo lo presentaron en la revista Advanced Materials, en la cual explicaron que el tejido se fabrica primero mediante impresión en 3D para incluir vasos sanguíneos potencialmente funcionales incrustados entre distintos tipos de células.

En los últimos años, los investigadores han hecho grandes progresos a la hora de crear tejidos y estructuras parecidos a los órganos en el laboratorio. Finos tejidos artificiales, como una tráquea cultivada partiendo de las propias células del paciente, ya se están usando para tratar a los enfermos.

“Construir tejidos u órganos de sustitución para los pacientes es un objetivo aún lejano, pero uno que el equipo ya sopesa. Creemos que es un paso fundacional, y será esencial para la impresión y regeneración de órganos”, dijo Lewis, miembro del Instituto Wyss para la Ingeniería Inspirada en la Biología de la Universidad de Harvard, EE.UU. (S.M.)

Fuentes: www.infotechnology.com, www.impresoras3d.com/organovo, www.innovacion.ticbeat.com y www.technologyreview.es