Ingeniería de Tejidos

 
INGENIERÍA DE TEJIDOS | Elena Fernández Burguera 

La ingeniería de tejidos (IT) es una disciplina de la biomedicina que, combinando células, materiales y las herramientas de la ingeniería, intenta diseñar estructuras biológicas funcionales para sustituir, reparar o regenerar tejidos dañados.

La capacidad para regenerar nuestros tejidos es una habilidad tan codiciada que desde antiguo se la hemos atribuido a los dioses. En el mito griego, Prometeo le entrega el fuego a los hombres en contra de los deseos de Zeus, y éste lo castiga a permanecer encadenado eternamente mientras un águila le devora el hígado cada día. Gracias a su origen divino, este órgano se le regenera durante la noche, permitiéndole seguir viviendo.

Sin embargo, la realidad dista mucho de los mitos y hoy en día millones de personas se enfrentan a la acuciante necesidad de tejidos u órganos para sustituir los que ya no les funcionan. Esta necesidad puede ser el resultado de un defecto congénito, una enfermedad (p. ej., cáncer), un suceso traumático (p. ej., accidente de tráfico) o una necesidad cosmética (p. ej., reconstrucción de pecho para mujeres que han necesitado una mastectomía). La ingeniería tisular es una disciplina altamente multidisciplinar. Es necesaria la colaboración de médicos, ingenieros, biólogos, farmacéuticos y químicos, entre otros, y un gran esfuerzo económico, para que, al identificar una necesidad clínica nueva, se pueda desarrollar un producto de uso clínico que la solucione.

Hoy en día los científicos que trabajan en IT intentan fabricar prácticamente cualquier tejido humano. Órganos y tejidos susceptibles de convertirse en productos de la ingeniería de tejidos incluyen el cartílago, el hueso, las válvulas cardíacas, el propio corazón entero, los nervios, los músculos, la vejiga o el hígado. Normalmente los materiales que se utilizan para IT son andamios porosos que sirven como modelos tridimensionales que proporcionan el soporte necesario para que las células se adhieran, proliferen y mantengan sus funciones específicas, es decir, su fenotipo.

Estos materiales pueden ser de origen natural, como la seda (fabricada por gusanos o arañas), el ácido hialurónico (que se puede extraer de las crestas de gallos), el colágeno (p. ej., de piel de subproductos pesqueros) o el quitosano (del caparazón de los crustáceos). Muchos de estos ejemplos intentan además dar valor añadido a productos que de otra manera se desecharían sin ningún aprovechamiento. Otros materiales son de origen sintético, como los fosfatos cálcicos que se fabrican para parecerse lo más posible al mineral que forma los huesos, el hidroxiapatito, o polímeros tales como los ácidos poliglicólico o poliláctico que no provocan el rechazo del cuerpo. En el mejor de los casos se pueden usar materiales autológos, es decir, extraídos del propio paciente, procesados de manera controlada y precisa, y reimplantados en la misma persona. Un ejemplo, es el plasma enriquecido en plaquetas.

También es lo más deseable utilizar las propias células del paciente para colonizar el material. Éstas se extraen con un procedimiento lo menos invasivo posible, para de nuevo procesarlas de manera controlada y segura, y devolverlas al paciente contenidas en el andamio más apropiado. Aún mejor sería poder reclutar, una vez implantado el andamio, las células del cuerpo apropiadas y que éstas colonicen el implante in situ. Para ayudar a este proceso se utilizan también moléculas químicas, entre las que se encuentran los factores de crecimiento, que en el cuerpo son responsables de que las células no especializadas encargadas de reparar los tejidos, las células madre, “decidan” desplazarse de una zona a otra del cuerpo o dedicarse a un “trabajo” especializado u otro.

Un ejemplo de éxito en la IT es la regeneración ósea. El hueso es un tejido altamente especializado y con una población celular muy específica. Los tipos de células óseas más importantes se llaman osteoblastos, osteocitos y osteoclastos. Los primeros sintetizan el colágeno, la proteína más característica del hueso, y depositan el mineral nativo del hueso, el hidroxiapatito. Durante este proceso los osteoblastos quedan atrapados en esta matriz mineralizada y se convierten en osteocitos, y a partir de ese momento se encargan de mantener el hueso que los rodea en buen estado. Los osteoclastos serían las células “comehueso”, que disuelven las partes del hueso que hay que renovar, dando paso a otros osteoblastos y comenzando de nuevo el proceso.

Además la estructura del hueso tiene propiedades mecánicas óptimas para soportar las cargas de compresión a las que está sometido a diario el cuerpo, por ejemplo, al andar o al correr. La gente que hace ejercicio regularmente, tiene los huesos más resistentes que las personas que llevan una vida más sedentaria. Sin embargo la resistencia a la flexión, es decir en la dirección perpendicular al  hueso, es más limitada, sobre todo en los huesos largos. Por eso a veces los futbolistas se rompen la tibia o el peroné a pesar de hacer mucho ejercicio.

En algunos casos, para reparar estas fracturas, o en otras situaciones en las que no llega la cantidad de hueso presente, se utilizan productos de IT para sustituir al tejido que falta. Se emplean andamios porosos de fosfatos cálcicos cuya composición es muy similar a la del mineral nativo y células extraídas también del mismo paciente, por ejemplo de la médula ósea que se encuentra dentro de la cresta ilíaca. Esta combinación “engaña” a los osteoclastos y osteoblastos del hueso receptor que, ayudados por las células contenidas en el andamio, empiezan a sustituir el material implantado por hueso nuevo. Al cabo de un tiempo, todo el material sintético ha sido sustituido, regenerando el hueso perdido.

Sin embargo las soluciones de IT para otros tejidos u órganos todavía no funcionan tan bien y queda mucho camino por recorrer. Por ello, la ingeniería tisular es un área de investigación muy activa, continuamente en evolución y en la que trabajan algunas de las mentes más brillantes del planeta, para que cada vez nos acerquemos más al olimpo de los dioses.

SOBRE LA AUTORA:

Elena Fernández Burguera es investigadora postdoctoral del Centro de Investigación Biomédica en Red Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) y desarrolla su trabajo en la línea de Bioingeniería Tisular y Terapia Celular del Grupo de Reumatología en el INIBIC y Complejo Hospitalario Universitario de A Coruña.