Informe sobre ingeniería de tejidos

Repuestos para el cuerpo humano

Por Agustín Biasotti

Un corazón sin dueño a la espera de alguien que le haga un lugarcito en su pecho; un riñón en el banco de suplentes listo para entrar a la cancha; un hígado a estrenar, se ofrece. En suma: una cantidad suficiente de órganos de repuesto siempre disponibles, que permitan revertir la creciente escasez de órganos para trasplante; una fábrica de órganos, ese es uno de los sueños de la medicina. En sus primeras dos décadas de vida, esa todavía balbuceante disciplina que se ha propuesto hacerlo realidad, la ingeniería de tejidos, ha comenzado a dar sus primeros frutos.
El trasplante de algunos tejidos cutáneos o cartilaginosos cultivados in vitro a partir de células humanas cuenta con el visto bueno de la Administración de Drogas y Medicamentos de los Estados Unidos, y está siendo incorporado lentamente a la práctica médica. Otros tejidos como córneas, huesos, arterias, válvulas coronarias y varias clases de mucosas, se encuentran en fases de experimentación bastante avanzadas, y probablemente estarán a punto en los primeros años del siglo XXI.
¿Cuál es el origen de esta suerte de fábrica de -si no órganos-, al menos tejidos para trasplante? Es el impresionante avance que han experimentado en los últimos veinte años ciencias por momentos tan alejadas entre si, como la biología celular y la ciencia de materiales, o como la ingeniería biomédica y la genética, el que ha dado lugar a esta interdisciplinaria disciplina que se nutre de todas ellas y de muchas más: biología molecular, bioquímica, entre otras.
Ni órganos ni células
Hay que ser pacientes. Contar con órganos enteros para trasplante cultivados por los científicos en sus laboratorios es todavía un sueño (o mejor dicho, como se verá, un proyecto), y no una realidad. Al menos no por el momento, dicen quienes trabajan en el tema y argumentan que en la actualidad la ciencia carece de suficiente conocimiento sobre los patrones de organización genética de las estructuras de los órganos humanos y sobre la embriología básica humana.
En un primer momento, esta imposibilidad de utilizar el laboratorio para desarrollar órganos enteros llevó a los científicos a empezar por el otro extremo del asunto: el cultivo de células.
Con respecto a la investigación en torno al cultivo de células para su posterior trasplante, las experiencias que se encuentran más avanzada, o que incluso ya ha dado lugar a trasplantes con diversos grados de éxito, son las que emplean células de la sangre, del páncreas y de la piel, para tratar leucemia, diabetes y quemaduras, respectivamente. Pero si bien las líneas de investigación que han seguido este camino aportaron una buena cuota de conocimiento básico sobre el funcionamiento de la célula, elgrueso de los intentos de cultivar células para su posterior trasplante ha dado lugar a más problemas que soluciones, más preguntas que respuestas.
Como explica el doctor Pablo Argibay, del Centro de Investigaciones en Trasplantes, Inmunología y Mediadores Sistémicos (CITIM) del Hospital Italiano, “el estudio del trasplante de células ha demostrado que cuando éstas se encuentran aisladas no se comportan de la misma forma en que lo hacen cuando conforman un tejido”. Para que las células, una vez trasplantadas, realicen todas aquellas funciones que las caracterizan .es decir que crezcan, se diferencien, produzcan proteínas y, llegado el momento, mueran- es necesario que estén en contacto entre ellas como lo hacen cuando integran un tejido. Lo que no es poco decir.
Matrix
Ni tan poco organizado como lo está un simple puñado de células puestas por la mano del investigador unas junto a otras en un tubo de ensayo, ni tan complejamente organizado como cualquiera de los órganos que integran el cuerpo humano, a mitad de camino se encuentra el nivel de organización que caracteriza a los tejidos. ¿Cómo hacer entonces para que un puñado de células recién extraídas del cuerpo humano se transformen en un tejido?
Así como éste interrogante puede considerarse el punto de partida de la ingeniería de tejidos, quien lo respondió merece ser llamado el “padre” de esta disciplina. Su nombre: Joseph Vacanti. Este cirujano especialista en trasplantes del Colegio de Médico de Harvard fue quien concibió la idea de dotar a las células de un armazón o esqueleto en el cual pudieran crecer, dando lugar a un tejido. En otras palabras, lo que Vacanti ideó fue una estructura, y la llamó matriz de soporte.
Y las células se hicieron tejidos
Con la ayuda de Robert Langer, un ingeniero biomédico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Vacanti desarrolló a mediados de los 80 las primeras matrices de soporte en donde las células podían crecer hasta transformarse en tejidos. Si bien las primeras matrices estaban hechas con ciertos polímeros biodegradables (por lo que no sólo brindaban a las células una estructura sino también su alimento), en la actualidad existe una gran variedad de materiales que pueden ser utilizados para construir estos andamios celulares. Sintéticas o naturales, cerradas para encapsular el tejido y así protegerlo de los embates del sistema inmunológico o abiertas para establecer un mejor contacto con el organismo anfitrión, hay matrices para casi todos los gustos. Todo sea para satisfacer los exquisitos y extravagantes requerimientos de los distintos tipos de células, futuros tejidos.
Estructura y función
Un punto que es necesario aclarar -pues suele prestarse a confusión - es que el objetivo principal de la matriz no darle al tejido cultivado en laboratorio la misma forma que el tejido del cuerpo humano que se busca reemplaza, sino conseguir que funcione como si lo fuera. Si el tejido en cuestión es el músculo cardíaco, que sepa contraerse, que lata, y si el tejido pertenece a un islote pancreático, pues entonces que produzca insulina. Estructura y no forma es la idea; estructura y con ello, función.
Para que un tejido cultivado in vitro y luego trasplantado adquiera y no pierda en ningún momento dicha funcionalidad hay que resolver más de un problema. Que las células que han de conformar el tejido deseado crezcan en forma ordenada y coordinada es uno de los obstáculos más difíciles quediariamente deben sortear quienes se dedican a la ingeniería de tejidos; que esas mismas células puedan respirar y alimentarse en forma adecuada es otro. En definitiva, para que estas células se mantengan con vida, se reproduzcan y conformen un tejido funcional es necesario un medio de cultivo que sea realmente acogedor.
Y esto no es sencillo. Según el doctor Argibay, “el primer problema que surge en los cultivos de células es que estas se mueren, y si no se mueren se despegan y no llegan a adherirse, por lo que no se logran las tres dimensiones que caracterizan a un tejido. Y si no se mueren y tampoco se despegan, muchas veces al subirse una célula arriba de otra el conjunto pierden funcionalidad”. Es por ello que uno de los mayores desafíos que actualmente enfrenta la ingeniería de tejidos es que, al ir creciendo y conformando el tejido, las células que anidan en la matriz desarrollen la funcionalidad que caracteriza al tejido.
Del laboratorio al trasplante
¿Cómo lograr que las células den lugar al nivel de organización celular superior que supone el tejido? En tanto su funcionalidad no es sino el resultado del ordenado y prolijo crecimiento de las células que lo componen, para que éstas se desarrollen como el investigador manda no basta tan sólo con una matriz de soporte adecuada. También es necesario un medio de cultivo enriquecido con una correcta combinación de hormonas y factores de crecimiento.
Ahora bien, una vez que se ha logrado que las células no se mueran, no se despeguen y no pierdan funcionalidad (es decir, que adquieran la función propia del tejido en cuestión), el investigador recién se encuentra a mitad de camino. Trasplantar el tejido vivo resultante al organismo de quien lo requiere supone todo un universo de problemas y obstáculos tan complejos como los que ha debido sortear para llevar a buen puerto el cultivo.
“Como lo que nos interesa es el trasplante de estos tejidos, los principales obstáculos son de tipo inmunológico”, explica el doctor Argibay. En otras palabras, quien recibe un trasplante de tejidos ha de enfrentar el mismo problema al que están acostumbrados quienes han recibido el trasplante de células o de un órgano completo: el rechazo del tejido injertado por parte de las violentas huestes del sistema inmunológico del organismo receptor.
En el futuro, órganos
Si bien todavía restan unas cuantas cuestiones por resolver con respecto al desarrollo in vitro de tejidos para trasplante (para nada menores, por cierto), dentro de la comunidad científica ya se han pronunciado algunas voces que sostienen que la ingeniería de tejidos ya se encuentra encondiciones de superar la distancia (en cuanto a nivel de organización biológico) que separa a los tejidos de los órganos. ¿Por qué no desarrollar órganos en vez de tejidos?, arriesgan los más intrépidos.
Una de esas voces le pertenece a Michael Sefton, director del Centro de Ingeniería de Tejidos de la Universidad de Toronto (Canadá). Sefton sugiere empezar por desarrollar un corazón a partir de distintos tejidos cardíacos (válvulas, músculo, etc.) creados por ingeniería de tejidos, y para ello ha propuesto el trabajo en colaboración de 25 equipos científicos en este proyecto que costará nada menos que 5 millones de dólares (bastante poco, diría la revista Bussiness Week, en relación con los 80 millones de dólares que ésta estima que se invierten anualmente en ingeniería de tejidos en los Estados Unidos).Si bien los proyectos como el de Sefton están aún muy lejos de hacerse realidad, lo cierto es que el conocimiento que la investigación en torno al trasplante de células y de tejidos ha producido en estas últimas dos décadas es inmenso y ha sido de gran utilidad para el avance de la ciencia. Y, volviendo al tema de la ansiada fábrica de órganos, es indudable que cada día se está más cerca de esta meta. Sólo hay que tener un poco de paciencia.