Crecer órganos

Hay muy pocos órganos que se puedan trasplantar. Incluso si para algunos es como una visión del Dr. Sonidos de Frankenstein: Quizás en el futuro sea posible cultivar órganos humanos en el laboratorio.

Carrera contra la muerte

La espera es larga e insoportable, puede llevar años. A menudo, la muerte llega antes que la llamada telefónica destinada a poner fin a la perseverancia. Pero no hay alternativa a esperar un órgano de un donante. Solo en Alemania, esta es la vida cotidiana de unas 9.000 personas. Está esperando un nuevo riñón, corazón, hígado, pulmones o páncreas.

En 2018, se trasplantaron alrededor de 3.100 órganos en Alemania. Sin embargo, queda claro: como en todo el mundo, también hay una flagrante escasez de órganos de donantes en nuestro país. A un paciente le lleva un promedio de cinco a nueve años obtener un riñón nuevo.

A pesar de la escasez de órganos, puede haber una salida. Científicos de todo el mundo están investigando febrilmente una visión que suena increíble: en el futuro, debería ser posible cultivar órganos hechos a medida para cada paciente en el laboratorio. Se acabaría la interminable espera por un órgano de donación. Y se acabarían los días de agonizantes reacciones de rechazo con las que el organismo reacciona ante un nuevo órgano, ya que la variante cultivada debería provenir de las propias células del paciente.

Órgano humano en vidrio de laboratorio.

Una visión audaz: cultivo de órganos humanos en el laboratorio

De repente empieza a latir

Los investigadores aún tienen un largo camino por recorrer. Pero los éxitos hasta la fecha han sido notables: los científicos de la Universidad de Minnesota lograron engendrar un corazón que palpitaba y latía rítmicamente a principios de 2008. «Cuando vimos las primeras contracciones, nos quedamos sin palabras», dice uno de los científicos involucrados.

El corazón que se ha cultivado sigue siendo solo un corazón de rata. Y este corazón todavía solo puede alcanzar un máximo del cinco por ciento de la eficiencia de un corazón sano. Sin embargo, el método de los científicos promete enormes avances. Porque la idea que hay detrás es fascinante.

En primer lugar, los investigadores necesitan un órgano de donación. Con un disolvente especial, eliminan todas las células del corazón del órgano hasta que solo queda una estructura blanca mate. Esta estructura está formada por carbohidratos y proteínas, es la llamada matriz. Lo valioso de esto: todas las estructuras del corazón del donante se conservan en este marco: cámaras cardíacas, válvulas cardíacas, vasos sanguíneos.

En el siguiente paso, los investigadores inoculan la matriz con células cardíacas frescas de una rata. Y de hecho: las células cardíacas frescas crecen firmemente en el marco y, por lo tanto, reproducen un nuevo corazón. Después de cuatro días, la estructura realmente comienza a golpear. Unos días después, todavía es lo suficientemente fuerte como para bombear un líquido a través de los vasos sanguíneos.

La visión de los científicos: algún día quieren poder hacer crecer también los corazones humanos. Podrían obtener la matriz de corazones de cerdo, porque son casi tan grandes como corazones humanos. Finalmente, vacunar al paciente con células madre permitiría que el nuevo órgano creciera. Este método es concebible no solo para el corazón, sino también para todos los demás órganos.

Finalmente sin experimentación con animales

La «ingeniería de tejidos» o «construcción de tejidos» es lo que los científicos llaman su rama de investigación. Porque la atención no siempre está en el crecimiento de órganos para trasplantes. Los órganos humanos cultivados, en los que los científicos podrían probar los efectos de las drogas, también serían extremadamente útiles para la investigación.

Hasta ahora, siempre se han probado nuevos ingredientes activos en animales. Pero los resultados rara vez se pueden transferir a los humanos. A partir de esto, se pueden desarrollar terapias efectivas aún más raramente. Los órganos humanos cultivados podrían permitir pruebas de drogas más efectivas.

Los dedos con guantes de goma azules sostienen un ratón por la cola

Órganos artificiales como sustituto de la experimentación con animales

Al desarrollarlos, los expertos proceden de una manera muy similar a la cría del corazón humano: primero, un trozo de intestino delgado de cerdo se libera de sus células. Luego, por ejemplo, se inyectan células hepáticas humanas. En un llamado biorreactor o invernadero celular, estos pueden crecer en paz en condiciones corporales reales.

Las condiciones en el cuerpo humano se simulan hasta el más mínimo detalle en un biorreactor de este tipo: la presión arterial es óptima, el valor de pH y la temperatura son exactamente correctos. Después de unas semanas, se creó un órgano artificial.

Los científicos pudieron inocular directamente las drogas o los ingredientes activos en esto y observar exactamente lo que estaba sucediendo. ¿Qué tan rápido se degrada la sustancia? ¿Cuándo comienza el efecto? ¿Y qué subproductos se crean?

Técnico de laboratorio con tubos de vidrio

Los órganos cultivados serían la salvación para muchos

¿Órganos de la impresora 3D?

Las visiones de la «ingeniería de tejidos» suenan prometedoras: pruebas de drogas significativas sin experimentos con animales y órganos de reemplazo hechos a medida sin largos tiempos de espera y agonizantes reacciones de rechazo.

Los primeros éxitos de este medicamento, cada vez más preciso e individual, ya están ahí gracias a la tecnología de impresión tridimensional. De esta manera, la impresora 3-D puede entregar piezas perfectas desde el empaste hasta el órgano. Desde hace algún tiempo, las prótesis dentales, de mano o de piernas y los audífonos se imprimen a partir de plásticos o metales especiales. Incluso una nueva articulación de rodilla de la impresora ya no es inusual en algunas clínicas en Alemania.

Los instrumentos quirúrgicos personalizados provienen de la impresora, perfectamente adaptados a la articulación, para que el cirujano pueda insertar la nueva articulación con precisión en el cuerpo del paciente.

Una articulación de la cadera de la impresora 3D

Las articulaciones artificiales de la impresora 3D ya no son un problema

Bioimpresión: células de impresión

Con la técnica de impresión tridimensional, se mide la articulación del paciente, el hueso o una impresión de la oreja mediante un escaneo láser. Con la ayuda de estos datos, la computadora crea una plantilla tridimensional, según la cual la máquina de impresión inyecta el plástico o el metal fundido en pequeñas esferas sobre una superficie en capas. Cada capa se enfría o se irradia individualmente con un láser para curar.

La impresión de células humanas, por otro lado, no es tan fácil y, por lo tanto, aún no ha dado el salto del laboratorio a la práctica clínica diaria. Porque esto requiere una forma especial de impresión tridimensional: la bioimpresión.

Los investigadores primero cultivan una gran cantidad de estas células a partir de sangre, grasa u otras células de tejido y luego las mezclan con un gel gelatinoso acuoso. Esta mezcla es luego la bio-tinta, que se rocía sobre una superficie basada en una plantilla de computadora, al igual que en el proceso de impresión 3D habitual. Esto crea una estructura tridimensional de células humanas en capas.

Una impresora 3D crea un mini corazón a partir de tejido humano

Ya se ha impreso un mini corazón hecho de tejido humano

Se necesitan más pruebas y estudios

Los científicos de la Universidad de Newcastle, Inglaterra, ya han utilizado este proceso para imprimir una córnea para el ojo. Pasarán algunos años antes de que se pueda implantar. Los científicos primero quieren investigar si el ojo puede ver con la misma nitidez con la córnea artificial hecha de células y gel que con una humana, y si podría no disolverse algún día.

También existe una necesidad urgente de válvulas cardíacas artificiales que duren más que los implantes de plástico utilizados anteriormente, corazones de cerdo o bovino. Los científicos de la Universidad de Cornell en Estados Unidos ya han impreso válvulas cardíacas basadas en modelos humanos. También pasaron las pruebas en el laboratorio diseñadas para simular las altas presiones y tensiones en las válvulas cardíacas en humanos.

Sin embargo, los investigadores encontraron que los colgajos de tinta biológica no son tan estables y resistentes al desgarro como los implantes anteriores en algunos lugares. Por lo tanto, pasará algún tiempo antes de que se inserte en un paciente la primera válvula cardíaca de la impresora 3D.