Impresión 3D con células madre: ¿el final de los trasplantes?

«Por el lado biológico existe la tecnología y el conocimiento, basado en las células madre y basado en la ciencia de los materiales. Es decir, existen los materiales, existen las células y la posibilidad de cultivarlas, ahora lo que hay que hacer es poner las dos cosas juntas.»

José Becerra, Director del Bionand, para ElDiario.es

En los últimos años, la impresión 3D ha experimentado enormes avances, como publicamos en nuestro TcTrends 2015. En la edición de 2016, nos hemos centrado en investigar los últimos avances y los escenarios futuros que podrían presentarse a partir de la impresión 3D con células madre, un área cuya evolución se está enfocando actualmente en en la creación de nuevos órganos a medida y en posibilitar la investigación sin animales.

Lo cierto es que el ser humano siempre ha coqueteado con la idea de crear vida de forma artificial. Bastaría un recorrido por la ficción distópica de los dos últimos siglos para disuadir al común de los mortales: lo normal son resultados catastróficos desencadenados por científicos locos.

En Frankenstein, de Mary Shelley, el doctor del mismo nombre pierde todo a manos de su pobre criatura, ensamblada rudimentariamente a partir de órganos de muertos. La gran autora Margaret Atwood opta por el escenario apocalíptico en el que un brillante iluminado disemina una plaga que extermina a una humanidad echada a perder, para dejar paso a su propia especie humana mejorada, creada a medida en un laboratorio y capaz de vivir sin enfermar, en armonía consigo misma y con el planeta. Más escalofriantes resultan los intentos de mantenernos jóvenes, bellos y sanos a partir de inocentes clones humanos cuya misión vital, aunque no lo sepan, es albergar órganos suplentes y morir donándolos al grito de ayuda de un alter ego rico y famoso, como propone la película La Isla. Kazuo Ishiguro, en su novela Never Let Me Go, tampoco brilla por su optimismo cuando imagina toda una sociedad que cría clones niños y los mata lentamente en cuanto alcanzan la edad adulta, extirpación tras extirpación.

En el mundo real, en el que miles de personas mueren cada año a la espera de un trasplante, y en el que un 8% de estos son producto del tráfico de órganos, el futuro, afortunadamente, se presenta más amable que la ficción. La ciencia ha seguido su camino, ajena al catastrofismo del género distópico, y ha comenzado a explorar con éxito las opciones abiertas por la impresión 3D a partir de células madre.

La impresión 3D ya se utiliza en medicina, para crear o recrear prótesis y piezas de órganos vitales de base ósea, impresas a medida y con bajo coste a partir de titanio y materiales cerámicos o polímeros. Ya en 2012, un bebé de tres meses con insuficiencia respiratoria pudo sobrevivir y curarse gracias a una pieza de tráquea artificial impresa en 3D y diseñada por investigadores de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, a partir de un material biológico que tiene la capacidad de expandirse, recubrirse de material orgánico para crear una nueva estructura y disolverse después. El éxito no fue casual: el equipo investigador pudo apoyarse en la experiencia en 3D de la industria de automoción de la zona, muy ducha en la impresión de prototipos. Desde ese momento, la investigación ha avanzado y ahora se imprimen casi a demanda prótesis de titanio u otros materiales para caderas, dedos, y piezas craneales o faciales dañadas por accidentes.

Superado este hito, los mejores centros de investigación del mundo están trabajando en una nueva dirección: la impresión de órganos completos a partir de células madre. Expertos del Wake Forest Medical Center, en North Carolina, han conseguido imprimir un prototipo dehígado de células vivas, y la colaboración de Princeton y John Hopkins ha generado una oreja, que tras los ensayos pertinentes podría implantarse en personas que tengan este órgano dañado.

Pero el verdadero reto, como explicaba a El País el científico José Becerra, está en conseguir replicar estructuras vasculares que mantengan vivas a las células mediante la aportación de sangre y nutrientes, que se integren en el cuerpo de forma natural. Un campo en el que se está avanzando en diversas direcciones, que cubre la generación de órganos nuevos y la experimentación con tejidos humanos en el campo de la toxicidad o los test de medicamentos. A continuación listamos algunos de los avances divulgados por la revista digital de ciencia Tendencias 2.

• Imprimir en 3D células madre embrionarias, que pueden utilizarse para reconstruir tejidos, y éxito mediante, órganos completos.

• Imprimir materiales blandos, que se están utilizando para reproducir tejido del corazón.

• En Brown, han presentado un método que permitiría reproducir tejido del sistema nervioso central (funciona pero no piensa), con el potencial de reducir la investigación con animales (“a partir de una pequeña muestra de tejido vivo de un solo roedor podrían reproducirse miles de minicerebros”).

• Investigadores del MIT y el Boston Children’s Hospital de EEUU trabajan para imprimir imágenes de una resonancia magnética del corazón en modelos físicos tangibles, que facilitarían la preparación de las intervenciones quirúrgicas cardíacas.

En España, José Becerra, catedrático de Biología Celular en la Universidad de Málaga y director científico del Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología ( BIONAND), está trabajando en mejorar la osteointegración, para elaborar piezas de titanio porosas “que facilitarían la colonización por parte de las células del tejido contiguo (…) para que la pieza añadida se insertara de forma funcional, que se extendiera el tejido muscular, que crecieran vasos sanguíneos, que éstos irrigaran la zona y se extendieran por este tejido… el objetivo de la ingeniería tisular es conseguir estructuras funcionales con capacidad biológica de integrarse en el cuerpo del receptor”.

Y después, ¿qué? En 2023, dentro de sólo 8 años, los científicos locos de Oxford esperan haber impreso el primer corazón 3D, plenamente funcional. Otros, menos aventurados, hablan de las próximas tres décadas como el mínimo escenario de investigación. Si realmente evoluciona como se espera, estaríamos hablando de la generación potencialmente más longeva de la historia. Ficciones distópicas aparte.