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Hacia la ingeniería de tejidos y órganos: Un campo en ebullición

La ingeniería de tejidos es uno de los campos científicos que en la actualidad esperimenta una muy importante ebullición.

Estas técnicas futuristas pretenden construir desde abajo tejidos vivos (y posteriormente órganos enteros), cultivando células sobre un sustrato al que se dota de la forma y la estructura adecuadas. Se podrían así fabricar parches vivos para reparar lesiones en órganos vitales, como un corazón infartado, e incluso órganos de repuesto que paliaran la escasez de donantes para transplantes.

Esófagos, dientes, orejas, trozos de hígado, falanges de dedos o láminas de piel, son algunas de las estructuras que se ha logrado crear e implantar ya con cierto éxito, en personas o en animales.

Estos asombrosos resultados sólo han podido obtenerse por la confluencia de áreas de vanguardia de ciencias muy distintas: la ingeniería, que diseña la matriz o andamiaje donde han de desarrollarse las células; la química orgánica, que está siendo auxiliada ya por la nanotecnología, que busca materiales para esta matriz, que deben satisfacer un gran número de requisitos; las técnicas de obtención de células madre, para conseguir los tipos de células específicos de cada tejido, etc.

Hasta el momento los intentos de curar lesiones con células madre han sido un poco ingenuos y no han obtenido muy buenos resultados. Lo que se hacía simplemente era inyectar las células en el órgano dañado y esperar que ellas se organizaran de la forma adecuada y empezaran a funcionar correctamente. Hoy se ha comprobado que tenemos que dirigir la organización de estas células y suministrarles las señales adecuadas para que se diferencien en los tipos celulares deseados y para que empiecen a funcionar. Por ello hoy las células se cultivan en estructuras que tratan de remedar las propiedades del tejido de destino.

Se ha comprobado que la matriz donde crecen las células tiene una importancia fundamental. Debe ser un soporte con una serie de propiedades mecánicas y químicas muy concretas: debe ser resistente para soportar el peso de las células, poroso para permitir la difusión de los nutrientes, adhesivo para las células, inocuo para el organismo, biodegradable, etc., pero además debe poseer las proteínas y otros factores químicos que estimulan el crecimiento y la agregación de las células. Uno de los sustratos más empleados es la submucosa desprovista de células (por lo que no provoca rechazo inmunitario) del intestino del cerdo. También se emplean matrices de fibras poliméricas naturales, como el colágeno, o artificiales.

Uno de los campos de investigación más prometedores es el de los parches para reparar las lesiones secundarias tras un infarto de miocardio. Las células cardiacas no se dividen apenas y el área de músculo cardiaco muerto es reemplazada por otro tipo de tejido no funcional. Esto hace que la lesión crezca con el tiempo y acabe generando una insuficiencia cardiaca.

Los investigadores han desarrollado parches de tejido cardiaco sembrando con células extraídas del corazón de embriones de rata una matriz formada por productos extraídos de algas. Esta matriz tiene consistencia de hidrogel y contiene algunas sustancias que estimulan la adhesión y el crecimiento de las células. Además es inofensiva para el organismo y se disgrega fácilmente cuando las células crecen. Implantaron algunos de estos parches a ratas a las que previamente habían provocado un infarto y observaron que mejoraba la supervivencia, ya que se frenaban las lesiones secundarias que acaban conduciendo a insuficiencia cardiaca.

Las células cardiacas sembradas no llegaron sin embargo a ser funcionales y no se mejoró la capacidad del corazón de bombear sangre. De todas formas, limitar el progreso de las lesiones secundarias es ya un gran avance y se espera que pronto empiecen los ensayos clínicos en humanos. Se ha comprobado que incluso sólo la implantación de la matriz extracelular ya reduce la insuficiencia. El próximo reto es conseguir que el implante cuente con su propia red de vasos sanguíneos, lo que seguramente mejorará la funcionalidad de las células sembradas. Para ello ya se está trabajando en matrices que alojan tanto células cardiacas como células endoteliales de los vasos sanguíneos.

Otro terreno en el que se han producido considerables avances es el de la producción de parches para la piel, con células procedentes de restos desechables de intervenciones quirúrgicas o sin ellas, solamente con la matriz extracelular. Con estos implantes se ha conseguido mejorar el pronóstico de los grandes quemados o de los diabéticos que sufren úlceras persistentes.

Pero uno de los campos que despierta más expectación en la actualidad es la construcción de dientes vivos, que en el plazo de pocos años podrían quizá implantarse rutinariamente para sustituir las piezas perdidas. Se ha partido de células de dientes jóvenes de cerdos, que se han cultivado en una matriz formada por polímeros biodegradables. Estas estructuras se han implantado luego en ratas y se ha comprobado que a las 30 semanas se habían formado pequeñas coronas dentales con todos los componentes de un diente maduro: dentina, pulpa y esmalte.

Dentro de poco, probablemente acudir al médico será como ir al taller a reparar el coche. Tras cada revisión rutinaria, nos sustituirán unas cuantas piezas por otras de recambio. Si el problema está en nuestros genes, nos implantarán otros nuevos por medio de terapia génica; si hemos perdido la funcionalidad en algunas células, nos implantarán células madre; si tenemos fallos en algún tejido, nos pondrán un parche obtenido por ingeniería de tejidos; y si tenemos algún órgano defectuoso, las opciones serán un órgano obtenido de un donante (humano o animal), un órgano bioartificial o una máquina electromecánica. Con el paso de los años, no quedará apenas nada nuestro en nosotros.