Ya se ha conseguido cultivar células humanas en el laboratorio, pero ahora se trata de organizarlas de modo que lleguen a formar tejidos o aun órganos completos. Pero para ella, entre otras cosas, se necesita un soporte donde las células que se multiplican puedan adherirse.

Actualmente son varios los centros que están investigando para buscar un sistema que permita cultivar células y que éstas lleguen a organizarse en capas gruesas. Ya se ha conseguido también fabricar soportes de plásticos biodegradables de estructura enrejada (como una esponja), que sean capaces de sostener las células para que se vayan adhiriendo y adquiriendo la forma deseada. Para algunos tejidos simples, como piel cartílago, ella ya se ha conseguido y con ellos se están hacienda los primeros ensayos clínicos.

Pero mejor noticia han sido las avances en la química de polímeros, que está permitiendo fabricar verdaderos biorreactores, donde al cultivar células se podría llegar a fabricar órganos. Así por ejemplo, hace dos meses el equipo de la Universidad de Harvard, liderado par el ingeniero Anthony Atala, publicó en la revista "Nature Biochemestry", un trabajo en que señala que han fabricado una vejiga urinaria que ha funcionado muy bien en perros. Por otra parte, Laura Miklason de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, y colaboradores, dicen haber fabricado arterias para cerdos. Se sabe que otros equipos están tratando de fabricar hígados y riñones (Science, Abril 16,1999, vol. 284, pág. 422).


Tejidos en tres dimensiones

El primer órgano interno producido por bioingenería ha sido una vejiga urinaria. AtaIa y su equipo han estado trabajando en ello por más de nueve años. En una primera etapa tuvieron que aislar la cantidad de células necesarias y luego cultivarlas en placas petri. Comenzaron cultivando células musculares lisas, extraídas de la vejiga de perros, que crecieron y llegaron a formar la superficie externa de la vejiga. Luego tuvieron que cultivar las células epiteliales (llamadas uroteliales) para cubrir la superficie interna del órgano. "Ello ya fue más complicado", dicen los autores.

Tuvieron que buscar mucho el polímero adecuado que les sirviera de andamiaje para el cultivo celular. Este tenía que ser lo suficientemente elástico como para permitir el ajuste de las células que se multiplicaban. Además, tenía que ser lo suficientemente poroso, como para permitir que los fluidos bañaran los tejidos, para así proporcionarle a las células los nutrientes necesarios y que también por allí escurrieran los subproductos celulares. Por otra parte, este polímero tenía que ser degradable, para que pudiera retirarse y que las células se unieran para formar tejidos. Todo ello lo consiguió con un polímero llamado ácido poliglicólico, que había producido Robert Langer del Massachusetts Institute of Technology. Con él fabricaron un molde en forma de vejiga y luego la recubrieron con un segundo polímero, llamado "polilactido-coglicolico".

En una segunda etapa colocaron en la superficie interna del polímero las células uroteliales, y luego las células musculares en la superficie externa. Un medio de cultivo estéril les proporcionaban los nutrientes por 7 días. Más tarde, reemplazaron quirúrgicamente la vejiga recién fabricada por la vejiga natural. A los tres meses, los polímeros habían desaparecido del tejido, y el organismo de los perritos fue infiltrando progresivamente el nuevo tejido con vasos sanguíneos. También la vejiga desarrolló una inervación de modo que los perros podían controlar su vaciamiento.

Actualmente los investigadores están solicitando autorización para iniciar los ensayos clínicos en los miles de enfermos cuya vejiga urinaria se ha dañado, ya sea por accidentes, infecciones crónicas o por malformaciones congénitas.


Construyendo vasos sanguíneos

Tan exitoso como el trabajo de la vejiga artificial está siendo también la fabricación de arterias artificiales. En ella han estado trabajando el equipo formado por Laura Micklson y Robert Langer. Anteriormente Franca Augure y colaboradores de la Universidad de Lava, en Quebec, ya habían logrado ensamblar vasos sanguíneos cultivando células musculares lisas, células endoteliales del cordón umbilical y fibroblastos tomados de la piel humana. (The FASEB Journal, Enero 1998).

Para lograr esto, ellos cultivaron las células en superficie, sin un polímero de soporte. Cada uno de estos tres tipos de células los cultivaron por separado y luego los pusieron en capas sucesivas, de modo que las células endoteliales formaban la superficie interior. Dándole la forma de un vaso sanguíneo lo instalaron en perros; pero desgraciadamente después de una semana, la sangre filtró entre las capas de células y en algunos de estos vasos se formaron coágulos que los obstruyeron.

Las experiencias de Langer, en cambio, las hicieron utilizando tubos de ácido poliglicólico, parcialmente hidrolizado con hidróxido de sodio. Esto permitió crear grupos hidroxilos que atrajeron más células para que adhirieran a él. Con ello se construyeron arterias que ya se han utilizado para reemplazar arterias en extremidades de cerdos, con lo que se ha logrado retardar notablemente la formación de coágulos. Aun cuando los autores piensan que hay que mejorar aún más el proceso, ya con lo logrado se abren grandes posibilidades en la cirugía cardiovascular. Se podría, por ejemplo, utilizar este tipo de vaso sanguíneo en las operaciones de bypass coronarios, especialmente si no hay arterias disponibles del mismo enfermo.


Como producir órganos completos

Claro que ha sido un éxito lograr fabricar una vejiga a una arteria, las que están formadas sólo por finas capas de células. Pero otra cosa es fabricar un órgano completo, como sería el caso de un hígado o un riñón. Para ella no sólo se va a necesitar el cultivo de las células respectivas, sino también el desarrollo de la red de vasos sanguíneos (arterias y venas) que permitan que la sangre llegue a cada célula. Este es, sin duda, el gran desafío.

Con todo, ya se ha logrado algún progreso. Joseph Vacanti de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard y Linda Griffith del Massachusetts Institute of Technology de Boston, han publicado recientemente dos trabajos (Annals of the New York Academy of Science, Diciembre 1997 y Annals of Surgery, Julio 1998) en que comunican sus éxitos obtenidos en la fabricación de un hígado, con su propio suministro de sangre.

Para hacer esto, los autores crearon primero un andamiaje de plástico, hecho de poliláctido y un polímero llamado poliglicólico, que contiene canales que permiten la circulación de líquido y el desarrollo de capilares dentro del tejido. El truco que utilizaron en la fabricación del andamiaje lo denominan "impresión tridimensional" (3DP) que fue originalmente diseñado para moldear intrincadas partes de motores. Depositando capas sucesivas de polímeros, se van creando estructuras internas complejas con canales estrechos de 300 micrómetros. Cuando los investigadores sembraron esta matriz con células de hígado de rata y células endoteliales, y además durante cinco semanas le suministraron un medio nutritivo, las células no sólo sobrevivieron, sino que además se organizaron en estructuras semejantes al tejido hepático. Lo que es más promisorio, es el hecho de que estas células fueron capaces de producir albúmina (proteína normalmente sintetizada en el hígado), en la misma forma que lo hace un hígado real.

Sin embargo, a pesar de estos prometedores avances, aún hay grandes desafíos por delante. En el proceso de construir un órgano, además de la vascularización necesaria, también se necesita el cableado que la conecte con el sistema nervioso, lo que en definitiva regula su función. "Esto es lo que le da el ajuste definitivo", dice Christine Schmidt de la Universidad de Texas, que ha estado diseñando los métodos para hacer crecer los nervios necesarios.

"Cuando todo esto se aclare, luego tendrán que venir todos los problemas de producción y control de calidad" dice Gail Naughton, Presidente de Advances Tissue Sciences, una firma biotecnológica de La Jolla (California) que ya está trabajando en la ingeniería de tejidos. Hay que desarrollar métodos para asegurar la esterilidad, el funcionamiento mecánico y funcional, de igual forma que se deberán perfeccionar métodos para congelar tejidos y perfeccionar una producción de economía en escala, dada la enorme demanda que ya se puede presumir. Pero lo cierto es que se ha avanzado bastante, lo que hace optimistas a los investigadores y posibles productores. Si se logra producir órganos a partir de células del propio interesado, se eliminaría el problema del rechazo.

(Artículo aparecido en Science vol. 284, Abril 16, 1996, pág. 422)

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Se esta investigando activamente para producir órganos completos, como vejigas urinarias e hígados, para utilizarlos en reemplazos. Pero ya están en el mercado diversos tejidos, como cartílagos, piel, válvulas cardiacas 0 corneas, fabricados a partir de cultivos de células del mismo paciente.

Ya algunos de estos tejidos han alcanzado el mercado, como es el caso de piel y cartílagos. En 1997 el Food and Drug Administration de USA aprobó un reemplazo de piel (TransCyte) fabricado por Advanced Tissue Sciences Inc. de la Jolla. Este consiste en células de las capas dérmicas y profundas de la piel, que han sido cultivadas en un polímero biodegradable. Hasta ahora se está utilizando como una cobertura temporal en quemaduras de tercer grado. Otro producto de piel (Apligraf), fabricado por Organogenesis Inc de Canton, Massachusetts, fue aprobado el año pasado, y se utiliza para cubrir úlceras que no han curado espontáneamente (fig. 1).

También cartílagos ya han sido aprobados. Se trata de Carticel, fabricado por Genzyme Corp destinado a reemplazar los cartílagos de la rodilla que se han dañado. Esta hecho de condrocitos (células formadoras de cartílago) obtenidos del mismo paciente y que han sido cultivados en una matriz.

Reprogenesis Inc. en Cambridge, también ha producido otro tipo de cartílago a partir de condrocitos cultivados en un polímero (hidrogel), para reemplazar válvulas deficientes de vejiga en niños con reflujo vesicouretral (reflujo desde la vejiga al riñón), y en mujeres con incontinencia urinaria (enfermas que se orinan cuando tosen o estornudan).

Otros ensayos de tejidos están en diferentes etapas, como por ejemplo tejidos para curar úlceras diabéticas rebeldes, reemplazar intestinos, válvulas cardiacas, tejidos mamarios (después de mastectomías) y finalmente córneas.

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