Órganos fabricados con impresoras 3D más resistentes
El uso de las impresoras 3D en la Medicina apunta muy alto. Tanto que no sólo se piensa en ellas para diseñar implantes a la medida de cada paciente que sustituyan las prótesis estándar. Las expectativas van mucho más allá. Científicos de todo el mundo investigan esta vía con el fin de crear órganos que se puedan implantar en humanos. El gran reto consiste en lograr que dicho constructo se integre con éxito en la persona receptora. Ahora, un equipo de expertos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de California (Estados Unidos), liderado por el reconocido Anthony Atala, pionero en esta materia, esboza un nuevo sistema capaz de conseguir este propósito.
El problema es que resulta realmente difícil que el órgano sintético que se pretende implantar tenga el tiempo suficiente como para vascularizar en el organismo de una persona. Así lo demuestran los contados trasplantes de este tipo que se han realizado hasta la fecha, cuando ya no hay más alternativa y siempre como procedimiento experimental. Fue muy sonado el caso de Hannah Warren, una niña de dos años que sufría una rara enfermedad (agnesia traqueal congénita) que le impedía alimentarse por la boca, hablar o respirar con normalidad, porque su tráquea no se había desarrollado. Fue la persona más joven del mundo en recibir un trasplante de tráquea bioartificial, a partir de fibras de plástico a las que se añadieron las células propias de la niña, extraídas de su médula ósea. Fue el 9 de abril de 2013 (el responsable de la intervención: Paolo Macchiarini, sobre el que ahora recaen serias dudas por la posible falsificación de datos en sus artículos científicos). Desgraciadamente, la pequeña falleció apenas tres meses después.
Con el fin de superar el escollo de la revascularización del órgano sintético en el organismo, Atala y su equipo han creado una tecnología de impresión basado en un sistema con una especie de microcanales donde van instaladas las células que se van a utilizar, asegurando así la permeabilidad de los nutrientes y el oxígeno, consiguiendo que éstas se mantengan vivas una vez se trasladen a la pieza sintética ya construida y que por lo tanto, puedan desarrollar un sistema de vasos sanguíneos. «Conseguimos mantenerlas vivas mientras se encuentran en el biorreactor. El problema es cuando las pasamos al órgano. Tienden a morir porque les falta nutrición», explica José Becerra, investigador del Centro de Investigación Biomédica en Red, Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (Ciber-bbn), catedrático de Biología Celular de la Universidad de Málaga y director del Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología (BIONAND).
Según desvela el artículo de Atala en la prestigiosa revista Nature Biotechnology, el nuevo sistema de microcanales favorece la formación de vasos sanguíneos rápidamente, «lo que podría facilitar que el órgano bioartificial se integre funcionalmente y con éxito en el individuo«, señala el experto español al comentar la investigación estadounidense.
Los científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa de California lo han comprobado con ratones (con fondos federales para aplicar la medicina regenerativa en las heridas de guerra de las Fuerzas Armadas), a los que implantaron una oreja reconstruida a partir de células humanas y distintos tipos de materiales impresos en 3D capa a capa. A las dos semanas de la implantación,las pruebas confirmaron que el músculo era lo suficientemente robusto como para mantener sus características estructurales, vascularizarse e inducir la formación de nervios. Dos meses después, el órgano sobrevivía y mostraba importantes signos de vascularización. La oreja implantada se encontraba en buenas condiciones y también había formado cartílago. En definitiva, «las estructuras tienen el tamaño adecuado, la fuerza y la función para su uso en seres humanos», reza el estudio.
Por un lado, los investigadores de California se sirvieron de una ‘tinta’ a base de abundante agua para asegurar la nutrición de las células y su crecimiento, y por otro, el diseño de los microcanales para mantener la permeabilidad. «Nuestros resultados indican que la combinación de ambas innovaciones dispone un contexto adecuado para mantener las células vivas y para promover el crecimiento de las mismas y de los tejidos», remarca Atala.
Este nuevo diseño de impresora 3D (The Integrated Tissue and Organ Printing System -ITOP-) tiene, además, la capacidad de utilizar los datos de la tomografía y la reconancia magnética para «hacer a medida» un tejido humano como es en este caso la oreja.
En palabras de Julio Acero, jefe del Servicio de Cirugía Oral y Maxilofacial del Hospital Universitario Ramón y Cajal de Madrid, el avance de Atala y sus compañeros consiste en «una combinación de impresión en tres dimensiones con ingeniería tisular». En la actualidad, la impresión tridimensional «la empleamos de forma rutinaria en nuestro taller de anaplastología, para hacer implantes craneales, reconstrucción de guías para reparar la mandíbula, placas para fijar los colgajos…». El objetivo de unir el crecimiento celular con la impresión 3D, agrega este especialista, es «dar una estructura más viva al órgano, en este caso la oreja, con su piel, su cartílago…».
El propio Atala subraya que «la nueva tecnología permitiría elaborar tejidos vivos y órganos para la implantarlos quirúrgicamente». La oreja no es el único órgano artificial con el que se está trabajando en laboratorio. Se están creando otros prototipos de riñones, vejigas, piel, huesos, corazón… Aunque estamos en una fase inicial, argumenta Becerra, la «bioimpresión es una vía muy prometedora». Sin duda, la medicina regenerativa para la creación de órganos es una opción muy esperanzadora con la que en un futuro, si funcionara, podrían beneficiarse los pacientes que están en lista de espera de un trasplante.
