Ingeniería de Órganos

“Hablaron de los experimentos del Dr. Darwin que guardaba unos fideos en un bote de cristal, hasta que a través de algún medio extraordinario se empezaron a mover solos. No era así que se daba la vida... Quizás un cadáver pudiera ser reanimado; quizás las partes componentes de una criatura pudieran ser manufacturadas, unidas y animadas con un calor vital.” Mary Shelley en Frankenstein

En el tiempo que se tarda en leer este artículo, una persona habrá sido incluida en una lista de espera de trasplante de órganos debido a que padece una insuficiencia terminal de alguno de sus órganos vitales. Aunque España lidera a nivel mundial la donación y número de trasplantes realizados, todos los esfuerzos asistenciales y la generosidad de los donantes, no son suficientes para cubrir las necesidades de una población enferma que crece a un ritmo exponencial. Por lo tanto, la escasez de órganos así como encontrar soluciones que permitan restablecer la calidad de vida de los pacientes afectados son problemas de salud prioritarios.

Desde la medicina regenerativa, a través de la ingeniería de tejidos, se están estudiando alternativas que podrían ayudar a solucionar este problema. La ingeniería de tejidos (IT) es un área de investigación científica que nació al inicio de los años 90 con los hermanos Vacanti y Robert Langer, y se basa en el desarrollo de tejidos utilizando una combinación de biomateriales, que sirven como andamios, células y factores de crecimiento y que pueden servir para reparar o reemplazar tejidos dañados.

En los últimos años los resultados de IT se encuentran, de forma recurrente, en la práctica clínica, por ejemplo, la reparación de piel o cartílago utilizando injertos. También se ha asistido al primer trasplante de tráquea y además el avance de las impresoras 3D ha hecho posible, asimismo, el trasplante de vejigas artificiales. Sin embargo, el gran objetivo de los investigadores en el campo de la medicina regenerativa es la generación de órganos sólidos, como el corazón, el pulmón, el riñón o el hígado y poder recrear su  red de vascularización.

A través de la emergente ingeniería de órganos sólidos, se están optimizando estrategias de impresión 3D con biomateriales poliméricos, o re-utilizando órganos sólidos como andamios o scaffolds. Esta última posible solución se basa en el uso de órganos sólidos, nativos para la obtención de estructuras intactas que además incluyan su red vascular, a través de un método llamado descelularización. Esto se podría comparar a vaciar un edificio y dejar sus pilares y todo su sistema de canalización. Posteriormente, el órgano descelularizado, se recelularizaría con las células apropiadas y se acondicionaría en un medio apropiado antes de implantarse en el cuerpo.

¿Cómo funciona esto? Primero, dependiendo del tipo de órgano que se pretende descelularizar, se analizan sus características (p. ej., tamaño, grosor, densidad del tejido, etc) para elegir la técnica más adecuada y que combina el uso de agentes detergentes específicos con la aplicación de fuerzas mecánicas controladas. Este proceso emplea el propio árbol vascular del órgano para la perfusión con presión controlada de los agentes descelularizantes y consecutivos lavados que eliminarán todo el contenido celular del mismo. Es importante, cuando finaliza este proceso, comprobar que la estructura vascular y la micro-arquitectura de la matriz extracelular (que es el tejido que las células sintetizan y el ambiente natural que las rodea) del órgano descelularizado se mantienen intactas.

Una vez obtenido el “bioscaffold” natural se realiza el proceso de recelularización en el que se inyectan células sanas que irán repoblando el órgano y que se mantendrán en una especie de incubador, designado biorreactor, que puede ser programado para simular las condiciones fisiológicas y permite observar la funcionalidad del órgano antes de implantarlo.

Hasta el momento, diferentes equipos de investigación han podido demostrar la potencialidad de esta técnica en corazones, riñones, pulmones, hígados y páncreas de pequeños animales como ratones, ratas y, en algunos casos, en cerdos. Estos últimos resultados son prometedores dado que los órganos del cerdo, como el corazón o los pulmones, poseen un tamaño similar a los del ser humano, lo que permitiría la posibilidad de aplicar esta técnica para estos órganos humanos.

Además del tamaño, existen  más similitudes con los órganos humanos como, por ejemplo, la micro-arquitectura nativa y que hay un bajo riesgo de transmisión de agentes infecciosos entre ambos tejidos. Estas características hacen plausible otra alternativa, la de utilizarlos como andamios para repoblarlos con células humanas y trasplantarlos en humanos.

Aún queda un largo camino antes de que la ciencia supere la ciencia-ficción y que podamos ver estas aplicaciones como una solución válida para los miles de pacientes que aguardan a la espera de un órgano; mientras tanto estos bioandamios vascularizados pueden servir a otros equipos de investigadores como plataformas para estudiar las células en su ambiente natural 3D, estudiar el efecto de determinados fármacos o incluso servir de modelo para estudiar algunas características específicas de enfermedades.