NeoFronteras

Se han realizado avances en la fabricación de tejidos vivos a partir de suspensiones celulares y su uso como «tinta» en impresoras de chorro de tinta.

Tejido cardíaco impreso (Clemson Univ).

Usted quizás tenga una impresora de choro de tinta a su lado. Sí, ésa tan barata cuyos cartuchos de tinta le salen tan caros. Normalmente la utiliza para imprimir documentos e imágenes. En ella la tinta es transformada en minúsculas gotas microscópicas que son expulsadas por unas pequeñas toberas que barren la superficie del papel. De este modo se puede crear cualquier motivo sobre el papel con una resolución bastante buena. Los distintos cartuchos de colores básicos proporcionan, junto con la tinta negra y el blanco del papel, cualquier tono de color.
A alguien se le ocurrió hace unos años la idea de utilizar estas mismas impresoras para crear tejidos, incluso órganos vivos entre otras cosas*. Para este menester en lugar de tinta se utilizan disoluciones de hidrogel que contienen en suspensión células vivas de distinto tipo. De momento los que se dedican a esto están en los primeros estadios de estudio, pero quizás en un futuro se pueda hacer crecer, capa a capa, poco a poco, órganos y tejidos completos con células obtenidas a partir de células madre.
Las células deben de sobrevivir al proceso de impresión y, una vez sobre la superficie, deben de comunicarse unas con otras para organizarse entre sí y formar tejidos. Ya se pueden colocar células con alta precisión de manera instantánea con esta tecnología. Recalquemos que, al menos de momento, se están utilizando impresoras comerciales corrientes cuyos cartuchos de tinta son vaciados, limpiados, esterilizados y rellenados con suspensiones de células vivas.
Hay varios equipos de investigadores trabajando sobre este tema y, pese a que se encuentran en los primeros pasos en este campo, los resultados parecen prometedores. Ya en febrero pasado investigadores de Clemson University y Medical University of South Carolina mostraron que se podía hacer crecer tejido cardíaco con esta tecnología.
Cada año las compañías farmacéuticas invierten millones de euros para comprobar los fármacos que desarrollan. Éstos no deben de tener efectos secundarios cuando lleguen a probarse en cobayas humanas, necesitándose una solución a este problema. Al mismo tiempo, la demanda de órganos humanos para trasplantes no hace más que crecer.
Ahora un estudio de físicos de University of Missouri-Columbia propone la solución de las impresoras de chorro de tinta para ambos problemas. En los últimos cuatro años Gabor Forgacs ha venido refinando la técnica de imprimir tejidos en estructuras complejas que finalmente puedan dar lugar, en un futuro lejano, a órganos humanos. En su último estudio él y su equipo han determinado que el proceso de impresión de estructuras celulares no daña las propiedades de las células utilizadas en el proceso y que éste remeda los procesos naturales de ensamblaje biológico celular de los tejidos vivos.
Las partículas o esferas inyectadas a través de las toberas de la impresora contienen en este caso de 10.000 a 40.000 células y son impresas sobre un «papel» especial biocompatible. Una vez las esferas de células son imprimidas o impresas se funden unas con otras sobre el papel. Si se espera demasiado este proceso de agregación produce esferas grandes a partir de las pequeñas, cosa que no se desea si se quiere construir (imprimir) «tejidos» con pequeños detalles. Para evitar el proceso de fusión los investigadores retiran el biopapel una vez se obtiene la forma deseada.
Gracias a este proceso los investigadores afirman haber creado por primera vez tejidos funcionales.
Hasta hace poco se creía que para crear órganos había que solventar dos problemas. El primer problema es determinar cómo células específicas se sitúan en sus localizaciones correctas en la estructura de los tejidos del órgano. El segundo es que, una vez se ha creado el órgano, ¿cómo se hace para que empiece a funcionar?
Al parecer no hace falta preocuparse por ambos problemas. De acuerdo al estudio, según el tejido empieza a formarse, las células usan un proceso natural de tanteo para determinar dónde deben de estar. Por ejemplo, una arteria tiene tres tipos específicos de células: células de endotelio, células musculares lisas, y los fibroflastos. Cada tipo necesita estar en una localización especial de la arteria. Según se añaden miles y miles de células al biopapel con la impresora bajo condiciones controladas, las células migran automáticamente a sus ubicaciones específicas para formar correctamente toda la estructura.
Este mismo equipo de investigadores encontró la respuesta al segundo problema. En el estudio tomaron células cardíacas de pollo y las usaron como «biotinta» en su impresora. Las células de corazón deben de estar sincronizadas para producir latidos de una manera apropiada, contrayéndose a la misma vez. Cuando las células eran impresas no latían al unísono al principio, pero una vez las esferas de células se unían unas con otras terminaban todas latiendo sincrónicamente. La naturaleza por sí sola soluciona el problema.
Estos expertos planean trabajar con las compañías farmacéuticas para proporcionar tejidos sobre los que experimentar con nuevos fármacos. Actualmente los fármacos se prueban primero con animales y luego sobre personas pero, debido a las diferencias fisiológicas entre ambos, los humanos tienen a veces reacciones adversas que no se presentaron previamente en los animales. El nuevo sistema de probar con tejidos impresos después de haberlo hecho con animales (o incluso sin éstos) será más barato y eficiente, y tendrá menos riesgos para los cobayas humanos cuando finalmente se ensaye en ellos. La meta final de crear órganos humanos está, sin embargo, todavía lejana.
Este estudio será publicado en la próxima edición de Tissue Engineering.

* También se han conseguido crear circuitos electrónicos con esta tecnología, de tal modo que con las «tintas» apropiadas uno puede hacer crecer su propio microprocesador o circuito electrónico.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en University of Missouri-Columbia.
Poscast (en inglés) sobre este tema en NPR.
Clemson University.