Miles de personas mueren cada año a la espera de un trasplante de órganos y muchas más se ven afectadas por órganos enfermos. Las personas con lesiones medulares sufren muchos otros problemas de salud como consecuencia de su incapacidad para moverse y caminar. Y aunque nos maravillamos de las proezas de los cirujanos capaces de trasplantar una cara o una mano, los resultados distan mucho de ser perfectos.
La ingeniería de tejidos reúne varias disciplinas para crear tejidos vivos que sustituyan o reparen la piel, un órgano que falla o una parte del cuerpo dañada o ausente.
Jay Vacanti y Robert Langer son ampliamente reconocidos como los pioneros de la ingeniería de tejidos. El Dr. Vacanti, director del Centro de Medicina Regenerativa del Hospital General de Massachusetts, es también director de trasplantes pediátricos del MGH. Tras ver cómo morían demasiados niños a la espera de un trasplante de hígado, buscó una forma de cultivar tejido hepático. Así que se asoció con el Laboratorio Langer del MIT. Al implantar un andamio de polímero con células hepáticas en ratas enfermas, ahora pueden conseguir que el nuevo tejido hepático crezca y funcione en cuestión de semanas.
Hasta hace poco, parecía imposible imaginar que las personas con la columna vertebral o las cuerdas vocales dañadas pudieran volver a caminar o cantar algún día. Sin embargo, los ingenieros biomédicos simplemente consideran que se trata de retos que hay que superar.
Trabajando con el Dr. Vacanti, los científicos del Laboratorio Langer cortaron las espinas dorsales de las ratas, dejándolas parapléjicas. A continuación, utilizaron células madre de otras ratas para cultivar el trozo de médula espinal que faltaba en andamios de polímero. Después de recibir las médulas espinales modificadas, las ratas paralizadas recuperaron la capacidad de caminar, aunque con una ligera cojera.
Asientos
Los cultivos celulares se han realizado durante mucho tiempo en placas de Petri, pero estos métodos generan grumos de células que no pueden servir para un propósito funcional en el cuerpo humano. Los andamios proporcionan tanto la forma como el soporte para el crecimiento del tejido. Estos andamios, fabricados a partir de polímeros biocompatibles y biodegradables, deben acomodar y dirigir la orientación espacial de determinados tipos de células.
Este método es relativamente fácil si sólo queremos generar cartílago, que no requiere vasculatura. Pero si esperamos generar algún día «piezas de repuesto», tenemos que ser capaces de crear estructuras complejas y naturales que posean múltiples tipos de células y puedan abastecerse de nutrientes.
Para construir un andamio que pueda soportar una matriz celular 3D totalmente funcional, se emplean bionanotecnologías. Se construyen láminas individuales en 2D y se colocan en capas para imitar la interacción de un órgano y su vasculatura.
Siembra
Los andamios se sembraron con células que habían crecido en placas de Petri. Estas células pueden obtenerse de una línea de células madre o de un donante, idealmente el receptor del trasplante. A continuación, el constructo de células y andamios se baña en un medio que estimula el crecimiento y la multiplicación de las células. A medida que las células se multiplican, comienzan a adquirir la forma del andamio, que finalmente se rompe y es absorbido por el tejido.
Células madre
Las células madre adultas pueden derivarse de varios tipos de células, como las sanguíneas, óseas, musculares, cutáneas, cerebrales y hepáticas, así como de los folículos pilosos. Pero aislarlas y cultivarlas es difícil. Y no está claro si las células madre adultas pueden diferenciarse realmente. Las células madre embrionarias, en cambio, pueden diferenciarse incluso mientras están en los andamios. Pero cualquier célula que aún no se haya diferenciado en el momento del trasplante podría acabar formando tumores.
Rechazo
Algunos tipos de tejido se cultivan en el laboratorio antes de su implantación, mientras que otros necesitan la ayuda del cuerpo para prosperar. Y una vez implantado el tejido, siempre existe la preocupación por el rechazo. El Laboratorio Langer también está trabajando para proporcionar un medio de administración de inmunosupresores de forma programada, dirigidos sólo al lugar del trasplante para evitar que el paciente se vea inmunocomprometido.
Desafíos
Además de proporcionar un suministro de sangre, conseguir que las células madre se diferencien adecuadamente y evitar el rechazo, hay otros desafíos que deben abordarse. Proporcionar un suministro de sangre significa sembrar el andamio con múltiples tipos de células, y no todos esos tipos de células crecen al mismo ritmo. Los tejidos vasculares tienden a crecer más lentamente, por lo que deben ser prefabricados dentro del andamiaje general. Y el producto final tiene que tener el aspecto y el funcionamiento que la naturaleza pretende. También está la cuestión de conseguir la aprobación para su uso en humanos.
Aplicaciones en el mundo real
Además de sustituir órganos y tejidos perdidos o dañados, los tejidos artificiales también podrían utilizarse para ayudar a probar los efectos de los medicamentos. Y algunos cirujanos estéticos están observando los avances en ingeniería de tejidos con la vista puesta en el potencial de la cirugía reconstructiva.
Los investigadores ya han creado tejidos a partir de todo tipo de órganos. Utilizando los principios de la ingeniería, es posible que pronto veamos carne viva con el mismo aspecto que la real, porque es la real.
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