No falta tanto para que se pueda imprimir un corazón humano

Una compañía promete tener la técnica para usar impresoras 3D para crear corazones de reemplazo, hechos con tejido del paciente; cuáles son los desafíos que enfrenta
Una compañía promete tener la técnica para usar impresoras 3D para crear corazones de reemplazo, hechos con tejido del paciente; cuáles son los desafíos que enfrenta
Nicolás de la Barrera
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12 de marzo de 2018  • 00:30

Si la imprenta de Gutenberg causó una revolución del conocimiento, en esta parte del siglo XXI las bioimpresoras se acercan a escribir un nuevo capítulo de los logros más destacados de la medicina. Cartílagos, piel, y hasta huesos pueden ser creados por estas máquinas. En el mundo, la creación de órganos a partir de células humanas también avanza hacia partes del cuerpo más complejas, como el corazón.

El médico Anthony Atala es quien, tal vez, haya llegado más lejos en lo que se conoce como "medicina regenerativa". En su laboratorio en el Instituto Wake Forest en Estados Unidos, Atala logró crear vejigas y vaginas, mediante el cultivo de las células de los pacientes que luego recibieron los trasplantes.

A través de la bioimpresión, Atala había hecho saber que también experimentó con corazones para ratones. En 2014, el Instituto de Innovación Cardiovascular en la Universidad de Louisville (EE.UU.) pronosticó que para 2023 estarán en condiciones de tener este órgano bioimpreso. Y, recientemente, un laboratorio privado estadounidense anunció que más temprano que tarde podrán crear un corazón a partir de células de la sangre.

Un corazón, paso por paso

En Chicago (EE.UU.), Biolife4D promete crear un corazón a través de la bioimpresión de las células de la sangre del paciente, convertidas en lo que se denominan células madre. Estas, a su vez, serán reprogramadas para transformarse en cardiomiocitos, las células del músculo cardíaco. El paso siguiente es, según explica el laboratorio, combinar los cardiomiocitos con nutrientes (para que las células no mueran) en un gel -la biotinta- que luego se coloca en los inyectores de la bioimpresora.

Claro está, todo esto en un ambiente con temperatura, humedad y Ph (acidez) controlados. Capa por capa, la máquina comenzará a inyectar las células en una matriz biodegradable, diseñada para agrupar los cardiomiocitos, tras un escaneo previo del corazón del paciente. De esta forma, promete la compañía, el órgano tendrá el tamaño y el peso adecuado para la persona que luego recibirá el órgano. El último paso consistirá en colocar el corazón en un bioreactor, en donde se simularán las condiciones del cuerpo humano, y el órgano crecerá hasta estar en condiciones de ser trasplantado. Al estar hecho con células del propio receptor, no habrá peligro de que el cuerpo lo rechace.

Biolife4d - See Bioprinting In Action

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Los desafíos pendientes

Todo suena demasiado sencillo aunque los especialistas indican que antes de tener un corazón natural creado por impresión 3D habrá que sortear algunos obstáculos. "La lógica que utilizan no es incorrecta y se basa en procedimientos que se encuentran ya bastante desarrollados. La cuestión es que replicar un órgano de forma artificial es mucho más complicado que solo juntar las células que lo componen", dice el biólogo Carlos Luzzani, en el instituto Fleni.

En el Laboratorio de Investigación Aplicada en Neurociencias (LIAN - Conicet) actualmente estudian distintas biotintas, aunque el proyecto más avanzado, explica Luzzani, consiste en diferenciar células madre a condrocitos, las células especializadas del cartílago, para posteriormente imprimir un cartílago artificial.

En el caso de un corazón, una estructura biológica mucho más grande y compleja que un cartílago, Luzzani cree que el primer obstáculo será la impresión en sí misma. "Normalmente las células viven dentro de una placa en un medio de cultivo, con los nutrientes que tienen que tener y en una atmósfera controlada. El proceso de bioimpresión implica que agarres esas células y las pases por una jeringa. Eso ya genera un estrés muy grande para las células, que se llama esfuerzo de corte, cuando pasan por un poro muy chico", dice el investigador. Sin embargo, luego se deberán superar otros desafíos igual o más importantes.

La inervación nerviosa y la vascularización, esto es, el funcionamiento de los vasos sanguíneos del corazón, serán los temas más difíciles a resolver. "No se puede hacer un vaso sanguíneo en la resolución de un capilar. Para que los nutrientes lleguen a cada célula de cada tejido de cada órgano, hay una red de capilares enorme, que se llama la microvasculatura, y eso todavía no lo podemos hacer", explica. No obstante, a pesar de los desafíos por delante, afirma: "Sin dudas estas tecnologías son lo que se viene y eventualmente se va a lograr hacer órganos funcionales bioimpresos".

La tecnología de impresión 3D avanza hacia la creación de tejidos y órganos en laboratorio que luego se podrían insertar en el cuerpo del paciente
La tecnología de impresión 3D avanza hacia la creación de tejidos y órganos en laboratorio que luego se podrían insertar en el cuerpo del paciente

Marina Uhart, doctora en biología molecular y biotecnología, también cree que los corazones de laboratorio llegarán en un futuro no muy lejano, aunque menciona tres obstáculos. "Primero la escala, ya que al escalar de un mini órgano a uno grande surgen complicaciones. Segundo, tienen que lograr una correcta vascularización, y tercero, por más que copien la forma original, al implantarlo tienen que lograr que las células no sigan creciendo", señala.

Podría pensarse que la contracción de las células del corazón para que éste realice sus movimientos podría ser otro reto. Sin embargo, esto ya no sería un problema. "Mediante estímulos eléctricos, se ha logrado que las células puedan latir a un ritmo adecuado, incluso que puedan transmitir el latido a células vecinas. Eso se ha logrado a nivel celular y de tejido. Habrá que probarlo a nivel de órgano completo, pero probablemente eso se pueda controlar. Lo que está estudiado es que una vez que la célula tiene un ritmo lo mantiene", dice Uhart, investigadora en la Universidad de Cuyo, en el Instituto de Histología y Embriología "Dr. Mario H. Burgos". Allí, en ensayos in vitro, se trabaja con células madres reprogramadas a adipocitos, las células que forman el tejido adiposo, y osteoblastos, las células que forman los huesos. La idea, cuenta Uhart, es utilizar matrices para recubrir las prótesis óseas y agregarles células madre del propio paciente para que se forme hueso y la prótesis se integre a este.

"Eventualmente los órganos producidos con impresoras 3D van a llegar a los humanos. La dificultad que hay que pasar es la escala", destaca.

¿Surgirá el "rejuvenecimiento" cardíaco, mediante un nuevo corazón, una vez que esto sea una realidad? ¿Podrá encargarse un corazón con las características del de algún deportista? Lo cierto es que la expectativa de vida tendrá un nuevo empujón. Mientras tanto, la donación de órganos seguirá salvando vidas. Aunque nadie duda que el corazón humano de laboratorio está cada día más cerca.

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