Una máquina bien engrasada, esa expresión es usada para referirse al cuerpo humano. Sin embargo, las piezas de esta perfecta maquinaria pueden llegar a fallar pero, ¿y si pudiéramos reemplazar aquella pieza defectuosa con una muy similar a partir de células de nuestro propio cuerpo?

Ese es el objetivo de la ingeniería tisular o la medicina regenerativa, la cual ha sido clasificada por investigadores y médicos como la tercera revolución médica, ya que ha abierto la puerta a un método de curación totalmente nuevo y con unas ventajas sumamente extraordinarias. Pero, ¿cómo es esto posible? ¿cómo afectará al futuro? ¿y al presente? A todas esas preguntas y a muchas más se intentarán dar respuesta en este artículo.

¿Qué es la ingeniería tisular o medicina regenerativa?

La ingeniería tisular es el conjunto de técnicas, métodos y conocimientos que permiten diseñar y generar tejidos artificiales al combinar las células madre con biomateriales. En esta área participan numerosas ramas de la ciencia como la medicina, la biología, la ingeniería o la ciencia de los biomateriales.

Por su parte, la medicina regenerativa es la especialidad o el campo en el que se aplican los principios de la ingeniería tisular, con el mismo objetivo que la anterior. De esta manera, la ingeniería tisular y medicina regenerativa pueden llegar a considerarse sinónimos y se tratarán indistintamente.

El proceso de la bio-ingeniería se basa o gira en torno a las células madres mesenquimales o Mesenchymal Stem Cells (MSC) que son multipotentes y, por tanto, tienen la capacidad de diferenciarse en una gran variedad de células como hepatocitos, huesos o cartílago, entre otros.

Los beneficios de esta área son innumerables:

• Poca probabilidad de generar rechazo en los trasplantes

• Tratamiento alternativo en enfermedades degenerativas, mejorando la recuperación y la calidad de vida o de anti envejecimiento

• Ralentizar la enfermedad

• La obtención de las células madres mesenquimales de tejido adiposo y médula ósea es un proceso relativamente sencillo usando anestesia local y con bajo riesgo

Importantes avances gracias a la ingeniería tisular

Piel Artificial

Un equipo de investigación del Grupo de Ingeniería Tisular del Departamento de Histología de la Universidad de Granada, tras años de investigación, han conseguido crear una piel artificial. Tal y como explica Miguel Alaminos Mingorance ¹, catedrático de Histología de la Universidad de Granada, en la emisión de ‘Órbita Laika’, esta piel ya está siendo usada en la clínica en aquellos casos de vida o muerte. Gracias a este tejido artificial, pacientes que han sufrido quemaduras muy graves han conseguido sobrevivir.

Para llegar a esta piel se ha partido de células autólogas, del propio paciente, que han sido extraídas mediante una biopsia. Estas han crecido en el laboratorio y se les ha añadido un biomaterial. Así se forma una piel inmadura, que es sometida a compresión plástica, con presión, temperatura y tiempo controlados y se pasa a tener una piel más resistente y manipulable, facilitando así el trabajo del cirujano. También, se le añade agarosa, que es un polímero para mejorar sus propiedades físicas.

Esta piel está compuesta por una capa inferior con fibroblastos y material extracelular como colágeno o ácido hialurónico, también conocido como dermis; mientras que en la superficie solo hay células epiteliales, que son la epidermis. Aunque esta bicapa se parece mucho a la natural, aún no se han conseguido glándulas sudoríparas ni folículos pilosos, aquellas estructuras donde nace el pelo.

Cartílago Artificial

Investigadores de la Universidad de Duke (Estados Unidos), financiados en parte por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (NIBIB), han creado un hidrogel con las propiedades mecánicas del cartílago. Este hito podría llegar a solucionar un problema de salud bastante común, como son los dolores en las articulaciones o limitaciones en la movilidad de las mismas.

El hidrogel está formado por tres polímeros, dos de ellos entrelazados y reforzados por el tercero, el cual los mantiene unidos. El primero está formado por hilos elásticos tipo espagueti. Mientras que el segundo sería más rígido y en forma de cesta y además, contiene cargas negativas. Por otra parte el tercero está compuesto de celulosa. Estas fibras de celulosa resisten la tracción, cuando el gel se estira. Sin embargo, si se aprieta, las cargas negativas del segundo polímero se adhieren al agua, esto hace que recupere su forma natural.

Dentro de unos años este material se podrá usar en la clínica, de momento, el siguiente paso es analizarlo en ovejas.

¿Y en el ámbito deportivo?

Rafael Nadal, Xavi Hernández… Son algunos de los muchos deportistas que han usado la medicina regenerativa en sus problemas de salud, ya sea con la rodilla en el caso del tenista, o con el tendón de Aquiles en el caso del exfutbolista.

La técnica de medicina regenerativa más usada en el ámbito deportivo son los factores de crecimiento; los cuales son unas proteínas que pueden tener su origen tanto en las plaquetas, en unos gránulos llamados alfa, como en los leucocitos. Además, tienen una gran difusión tisular.

Existen 6 métodos para extraerlos, basados en la centrifugación de la sangre. Aunque cada método debe superar los valores de calidad con una cantidad de plaquetas superior a 1.000.0000/mm3, o cuando el contenido de leucocitos supere 20.000/mm3, un 80% del cual debe ser celularidad mononuclear. Estos factores inducen a la proliferación, reparando así el tejido dañado.

El factor de crecimiento se está usando en conjunto con la introducción de células madre de tejido adiposo. Esta combinación es capaz de acelerar la cicatrización, lo que tiene doble beneficio. Por un lado el paciente se recuperará antes de la lesión y, además, al estar hablando de deportistas profesionales, esto les permitirá volver a la competición antes del tiempo estimado.

Desventajas del uso de células madre

Preocupación por la ética. El tratamiento con células madre utiliza células madre embrionarias procedentes de un embrión humano. Muchos conservadores sostienen que «la vida humana comienza en la concepción» y que la investigación con células madre provoca la muerte de bebés vivos

Como hemos podido comprobar la ingeniería tisular ya está generando múltiples beneficios; más los que generará en un futuro. Sin embargo, nada es perfecto y el trabajo con células madre también tiene sus inconvenientes, entre los que se encuentran:

• Tanto su cultivo prolongado, como su proliferación son asuntos dificiles de resolver. Ya que, no soportan mucho tiempo en cultivo y tampoco se ha conseguido crear grandes cantidades de células madre adultas
• En transplantes pueden llegar a producir rechazo
• Es un proceso que aún se está estudiando y por tanto, hay muchos aspectos que todavía desconocemos

Además, este tipo de tratamientos puede llegar a tener restricciones en su uso en determinados pacientes, como sería el caso de los factores de crecimiento, que no deben ser usados en:

– Pacientes embarazadas

– Con antiagregantes o anticoagulantes

– Pacientes con hemopatías o coagulopatías

– Enfermos con procesos infecciosos u oncológicos activos

Finalmente, la medicina regenerativa no es inmune al conflicto ético, debido a su uso de células madres embrionarias, muchos conservadores defienden que «la vida humana comienza en la concepción» y consideran que experimentar con células embrionarias, sería como matar una vida.

¿La medicina regenerativa tiene futuro?

Una de las técnicas que se están planteando los científicos es la descelularización. Este proceso consiste en eliminar todas las células de un órgano animal, como podría ser el hígado de un cerdo, e introducir en su lugar células humanas. Esto no produciría rechazo, pero habría que tener en cuenta la inervación, es decir, la distribución de los nervios y la vascularización o distribución de los vasos sanguíneos o linfáticos.

Teniendo en cuenta esta realidad tampoco debemos perder la esperanza. Recientemente, en la Universidad de Rice en Houston, se ha creado una nueva tecnología de bioimpresión de código abierto denominada ‘aparato de estereolitografía para ingeniería de tejido’ o SLATE. Este recurso está diseñado para imitar las redes vasculares naturales, por donde pasan la sangre, la linfa, el aire u otros fluidos.

Esta técnica se basa en un prehidrogel que se expone a la luz azul. Esta hace que el gel solidifique y a partir de aquí se imprimen las capas, con cortes secuenciales en 2D, con 10 a 50 micrones de píxeles. El gel es elevado a 3D para que sea expuesto a la siguiente imagen. Los resultados se han podido ver en un modelo de hidrogel de un saco de aire imitando a los pulmones y a las vías aéreas que suministran el oxígeno. Lo cual es un gran paso hacia la creación de órganos completos en el laboratorio.

Por otro lado, la terapia celular se ha convertido en un gran avance experimental en enfermedades neurodegenerativas, donde tiene lugar la muerte de las células del sistema nervioso y que en su mayoría no tienen un tratamiento eficaz. Por ejemplo, en animales que padecían esclerosis lateral amiotrófica, ELA, se ha probado un implante en la médula espinal de células procedentes de la médula ósea, con el objetivo de aumentar la liberación de factores neurotróficos, los cuales aumentan el crecimiento celular. Y también mejora la supervivencia de las motoneruonas.

En enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson se está estudiando la introducción de células madre diferenciadas que liberan un neurotransmisor específico colinérgico para aumentar la actividad de los nervios. Esto también aumenta la proliferación de células madre nativas y la supervivencia. Falta mucha investigación aún para que estas técnicas puedan llevarse a la clínica, pero cada día estamos un paso más cerca. Así que sí, la medicina regenerativa tiene futuro

Conclusión

El nuevo campo de la medicina regenerativa o ingeniería tisular ha supuesto un gran avance; salvando vidas, como es el caso de la piel artificial o mejorándolas, tal y como se ha logrado con el cartílago artificial. También nos da esperanza para el futuro, el SLATE nos permitirá generar órganos completos con sus vías de vascularización.

Esta nueva técnica no es parte de un futuro incierto, sino que ya se está aplicando y somos capaces de ver sus beneficios, en grandes deportistas como Rafael Nadal o Xavi Hernández. Ya son muchas las vidas que ha cambiado la medicina regenerativa, y eso que es un campo aún por explorar.

Artículo editado por Ricardo Hernández Cardeñas

Bibliografía

1- Alaminos, M (2022). Piel artificial. Universidad de Granada. Recuperado de https://canal.ugr.es/ugrcomunica/miguel-alaminos-muestra-los-ultimos-avances-en-ingenieria-tisular-de-la-ugr-en-orbita-laika-de-la-2-de-tve/

2- Grupo de Ingeniería Tisular del Departamento de Histología de la Universidad de Granada, (2021). Avances en la ingeniería tisular para llegar a crear la piel artificial. Recuperado de https://canal.ugr.es/ugrcomunica/nuevas-formas-de-curacion-mediante-la-creacion-de-tejidos-celulares/

3- Universidad Duke Carolina del Norte (2020). Cartílago artificial. Recuperado de http://www.science-things.com/releases/2020/06/200626114755.htm

4- Alcázar, J (2016). Factor de crecimiento. Recuperado de https://www.topdoctors.es/articulos-medicos/factores-de-crecimiento-plasmatico-en-medicina-regenerativa#:~:text=Los%20factores%20de%20crecimiento%20plasm%C3%A1tico,%2C%20o%20alopecia%2C%20entre%20otras.

5- Universidad de Rice, Houston, Texas (2019). Hidrogel para crear redes vasculares. Recuperado de https://unamglobal.unam.mx/cada-vez-mas-cerca-del-trasplante-de-organos-impresos/

6- Moraleda JM, 2011. Terapia celular en enfermedades neurodegenerativas. Recuperado de https://www.medigraphic.com/cgi-bin/new/resumen.cgi?IDARTICULO=36341

7. Jessica A, 2015. Desventajas del uso de células madre. Recuperado de https://mindthegraph.com/blog/es/stem-cell-research-pros-and-cons/#:~:text=La%20terapia%20con%20c%C3%A9lulas%20madre,dispon%C3%ADan%20anteriormente%20de%20tratamientos%20aceptables.