En la búsqueda de nuevos biomateriales y terapias, la ingeniería de tejidos y órganos avanza a paso firme y con resultados positivos.
Lo que parecía propio de la ciencia ficción o de la mente ingeniosa de escritores y guionistas comienza a ser realidad para la ciencia médica, con unas predicciones futuras innovadoras, sobre todo, por la repercusión que pueden tener en la salud y el bienestar de la población.
Hablamos de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, un campo multidisciplinario en pro de un objetivo común: desarrollar sustitutos de tejidos que reemplacen los injertos, analizar otras formas de promover la regeneración de tejidos dañados y mejorar o probar nuevos sistemas que permitan obtener órganos artificiales.
“Es un campo con un futuro enorme, que se viene trabajando desde 1988. Hay quienes van adelantados creando sustitutos de los músculos, los nervios, la piel y otros órganos. En fin, es maravilloso lo que se ha avanzado y lo que está por venir”, señala con emoción la científica colombiana Martha Raquel Fontanilla, del Departamento de Farmacia de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional, quien trabaja en este campo desde hace 20 años y se ha especializado en el colágeno, con resultados muy promisorios.
La misma sensación acompaña al doctor Leonardo Salazar Rojas, director del Programa de ECMO y Asistencia Ventricular de la Fundacion Cardiovascular de Colombia, en Bucaramanga (Santander), quien si bien no se dedica al diseño de estas herramientas o alternativas novedosas e innovadoras, sí las conoce a la perfección, así como los beneficios que pueden tener en los pacientes.
“Ya tenemos el corazón artificial, que no hubiéramos imaginado hace décadas, y sabemos que ahora la ingeniería de tejidos trabaja para construir, como con una impresora biológica, usando las células de las personas, un corazón que podamos transplantar. Aún no se ha hecho de manera exitosa en humanos, pero cada vez nos acercamos más a la posiblidad de crear esos esqueletos moleculares sobre los cuales crezcan células de la persona enferma, que sean completamente compatibles con su inmunología, y que se modifiquen para que hagan la función de las células cardiacas, en el caso de mi especialidad”, apunta el doctor Salazar.
Hablemos del colágeno
El uso de las proteínas de la familia del colágeno, presentes en cartílagos, huesos, ligamentos, tendones, cabello, uñas y piel, es el eje de uno de los trabajos del Grupo de Ingeniería de Tejidos del Departamento de Farmacia de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional.
“Trabajamos con los colágenos tipo I y II. Con el tipo I, aprendimos a hacer un andamio o soporte poroso, y gracias a un proyecto de Colciencias llamado ‘Locomotora de la innovación’, escalamos la producción de este soporte y en el 2017 conseguimos el registro sanitario que autoriza su uso en el tratamiento de heridas de piel de diferente origen. Desde entonces, lo hemos usado en humanoscon consentimiento informado, yo diría que, en términos generales con buenos resultados, porque mejora la cicatrización recambiando el tejido por uno similar al que se ha perdido”, explica la investigadora Fontanilla.
La innovadora propuesta se ha probado en personas con quemaduras de segundo grado profundas, úlceras venosas, úlceras por presión y heridas agudas. Además, el grupo de investigación trabaja en el desarrollo de productos similares quepodrían utilizarse para sustitutir hueso, menisco y cartílago.
Para la investigadora colombiana, ha sido muy importante contar con un grupo multidisciplinario en el que han trabajado químicos farmacéuticos, biólogos, bacteriólogos, médicos, odontológos, veterinarios, enfermeros, ingenieros químicos e ingenieros biomédicos, quienes con sus aproximaciones diferentes hanperfeccionado la tecnología de manejo de los colágenos tipo I y II y de emplearlos para elaborar sustitutos de diversos tejidos.
Fruto de este trabajo y esfuerzo, han creado la empresa Regencol SAS, un spin off a la que la Universidad Nacional le está licenciando los procesos establecidos para escalar la producción y llegar a más lugares y personas; pero, el gran sueño es llegar a ser referentes mundiales en el manejo de colágeno.
El grupo cuenta con alianzas con reconocidos grupos de investigación en Portugal, como el Centro de Investigación en Materiales Cerámicos y Compuestos (CICECO) de la Universidad de Aveiro, y el Grupo de Tecnología en Partículas, Polímeros y Biomateriales del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Coimbra; en Israel, con el Laboratorio de Ciencia de Nanomateriales Farmacéuticos en el Instituto de Tecnología Technion, y en Colombia, con el Instituto Distrital de Ciencia, Biotecnología e Innovación en Salud (IDCBIS), la Fundación Instituto de Inmunología de Colombia (FIDIC), el grupo de investigación Vitruvius, en cabeza del cirujano plástico Luis Eduardo Nieto, de la Pontificia Universidad Javeriana; y con Jorge Luis Gaviria, especialista en cirugía plástica reconstructiva y cirugía de quemados de la Universidad del Sinú.
Regenerar el riñón
Aunque nació en Perú, Anthony Atala llegó a los 11 años a Carolina del Norte, en Estados Unidos; hoy es urólogo, cirujano pediatra y bioingeniero, y dirige el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Carolina del Norte, que él mismo fundó.
“Junto a su equipo y en un trabajo de más de dos décadas ha implantado con éxito en pacientes humanos una variedad de tejidos y órganos regenerados a partir de células del propio paciente”, señala una publicación de la BBC Mundo, que destaca su experiencia.
“Creamos a mano, aun sin usar la impresora, piel, uretras, cartílago, vejigas, músculo…”, le dijo Atala a la BBC Mundo, al cultivar las células de un paciente ycompletar su crecimiento sobre una estructura de biomateriales que una vez implantada en el cuerpo se desintegra como los puntos después de una cirugía.
Su sueño va más allá, y por eso trabaja para regenerar órganos más complejos, como los riñones, con una impresora 3D adaptada y mejorada en su Instituto, dentro de un Sistema Integrado de Impresión de Tejidos y Órganos (ITOP, por sus siglas en inglés).
Nuevas cuerdas vocales
Para quienes ven afectada su voz o están en riesgo de que esto suceda, debido a una fibrosis avanzada de las cuerdas vocales o por pérdida de tejido, los trabajos adelantados por un grupo de investigación de la Universidad de Wisconsin-Madison (Wisconsin, Estados Unidos) son un hermoso susurro en su oído.
En una publicación de la revista médica Science Traslational Medicine, los investigadores anunciaron que habían diseñado y reproducido en laboratorio, in vivo, en ratones humanizados, tejido de cuerdas vocales humanas, “con una fisiología natural, incluidas las vibraciones necesarias para transmitir el sonido. Estos datos sugieren la viabilidad del trasplante y la supervivencia en la laringe, así como la función y, en última instancia, devolver a los pacientes su voz”, señala la publicación.
Estómago muy real
Investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati lograron la regeneración de tejido gástrico humano tridimensional in vitro a través de la diferenciación dirigida de células madre pluripotentes humanas; sus progresos en las distintas etapas moleculares y morfogenéticas les han garantizado tener un resultado muy idéntico al real, como explican en una publicación de la revista Nature.
Una propuesta esperanzadora, si se tiene en cuenta que las enfermedades gástricas, incluida la úlcera péptica y el cáncer gástrico, afectan al 10% de la población mundial; el 90% de esos tumores son secundarios a la infección por H. Pylori, bacteria declarada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como cancerígeno tipo 1, altamente resistente a diversos tipos de tratamiento.
Nuevas formas de estudio
Los avances de la ciencia, la innovación y la tecnología, no solo permiten contar con grandes progresos en el tema de los sustitutos arficiales de tejidos, los científicos también han logrado versiones en miniatura (organoides) de diversos órganos reales en una placa de cultivo con miras a conocer a fondo su funcionamiento y avanzar en lo que se conoce como la medicina de las 3R: regenerar, reparar y reemplazar. Igualmente se estudia lo que sería la respuesta a nuevos medicamentos o la combinación de ellos, entre muchas otras opciones.
Científicos de la Universidad de Tufts (Boston, Estados Unidos) consiguieron crear un modelo tridimensional del córtex cerebral de una rata, que aportó respuestas bioquímicas y eléctricas similares a las de un cerebro real.
Si bien no es un cerebro completo, “la réplica artificial copia la estructura natural de materia gris (cuerpos celulares de las neuronas) y materia blanca (axones)… y es muy útil para estudiar in vivo el funcionamiento del cerebro, así como los efectos de los fármacos sobre las neuronas y las enfermedades que la afectan”, destaca una publicación de OpenMind, proyecto de BBVA para la generación y difusión de conocimiento sobre temas fundamentales en nuestro tiempo (8 de abril de 2022).
Bibliografía
BBC Mundo. (2016). Anthony Atala, el científico peruano que busca un lugar en la historia de la medicina con una impresora. https://www.bbc.com/mundo/noticias/2016/03/160315_atala_impresora_organos_am
BBVA OpenMind. Tejidos de Laboratorio (8 de abril 2022). https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/biociencias/tejidos-de-laboratorio/
Chang Y., et al. Bioengineered vocal fold mucosa for voice restoration. En: Science Traslational Medicine (18 de noviembre de 2015). https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.aab4014
Kyle W. y Catá E., et al. Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids. En: Nature (29 de octubre de 2014).https://www.nature.com/articles/nature13863
Matthiesen T., et al. Perfusion-decellularized matrix: using nature’s platform to engineer a bioartificial heart. En: Nature Medicine (13 de enero de 2008). https://www.nature.com/articles/nm1684
White J., et al. Bioengineered functional brain-like cortical tissue. En: PNAS (11 de agosto de 2014). https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1324214111
