Creando tejidos, creando órganos: un poco de medicina regenerativa.

La ingeniería de tejidos es una rama de la medicina regenerativa que hace referencia a la sustitución de células, tejidos (el enfoque de los ingenieros de tejidos) u órganos para restaurar la función biológica normal. Esta disciplina surgió como la intersección de un gran número de disciplinas, entre ellas, bioingeniería, química, biología y por supuesto medicina, entre otras. Su objetivo es claro, formar tejidos y subsecuentemente órganos cuya aplicación clínica sea promover la regeneración de tejidos u órganos dañados, ya sea por un trauma, por defectos congénitos o por enfermedades específicas como el cáncer.

Ante esto, es que se han desarrollado todo tipo de tecnologías que permitan alcanzar satisfactoriamente dicha meta. Sin embargo en la actualidad, la complejidad de los tejidos y órganos que se pretenden reparar haciendo uso de la ingeniería de tejidos, ha aumentado de nivel, lo que a su vez demanda una aproximación mas elaborada. Como sea, básicamente, la ingeniería de tejidos se cimienta en la combinación de biomateriales (andamios), células y factores biológicos activos que promuevan la formación del tejido. Lo anterior se puede lograr mediante el crecimiento de novo en medios de cultivo (in vitro o ex vivo) o a través de inducir la regeneración in vivo en el sitio afectado o bajo condiciones en las que regularmente dicho proceso no podría suceder.

Como ya se mencionó en el párrafo anterior, uno de los primeros pasos en la ingeniería de tejidos es obtener un “andamio”, es decir, un molde o un soporte, en donde puedan ser colocadas las células para que estas proliferen y den lugar al tejido que se pretende. El uso de biomateriales para este cometido se ha vuelto bastante prometedor; se ha logrado construir andamios que provean el soporte estructural apropiado y en algunos casos, incluso, expresen señales tanto biológicas como mecánicas que permitan la unión celular y posteriormente la formación/regeneración del tejido. El enfoque para el uso de estos andamios, está sujeto a la migración de células del cuerpo hacia el sitio afectado, para que ocurra la regeneración del tejido (in vivo) o bien, pueden ser aprovechados para el trasplante de poblaciones celulares. Adicionalmente, se ha explorado el uso de materiales poliméricos de origen natural como base de los andamios, pero su principal desventaja es que, debido a su naturaleza polimérica, son degradables enzimáticamente lo cual es difícil de controlar e incluso predecir. De forma general, la construcción de estos andamios se enfoca en crear estructuras con una composición similar a la matriz extracelular que permita la unión y proliferación celular para dar origen al tejido de interés. Posteriormente, los andamios deben ser poblados por células. Lo anterior nos lleva a considerar dos clases de andamios: • Acelulares. Estos son colocados en el individuo y dependen de ser poblados por sus propias células que eventualmente formaran el tejido. • Celulares. A estos andamios les son trasplantadas células (generalmente de manera autóloga), por lo que básicamente funciona como una especie de “vehículo”.

El reto más importante en esta área, es lograr exitosamente la expansión celular en cantidad suficiente para originar un tejido. Para ello deben considerarse una gran cantidad de variables que van desde la obtención de las células hasta las condiciones con que debe contar el ambiente en el cual van a crecer. El uso de poblaciones celulares autólogas es la estrategia más probada, principalmente por el riesgo mínimo de rechazo en el individuo. En algunas otras investigaciones se han usado células madre mesenquimales derivadas de la medula ósea así como células madre derivadas del tejido adiposo; esto, en combinación con una serie de protocolos para el cultivo de células, ha logrado la expansión exitosa de las mismas pero no aun en número suficiente para considerársele un método terapéutico amplia

mente aplicable en la clínica.

Sin embargo, la ingeniería de tejidos busca ir mas allá, por lo que desde hace alguno años diversos grupos de investigadores a lo largo del mundo han centrado su trabajo en la fabricación de órganos completos. Dicha tarea ha sido sumamente difícil por lo complejidad estructural y funcional que algunos de ellos presentan. Según la complejidad del órgano que se pretende replicar, en medicina regenerativa se han definido cuatro categorías: 1. Estructuras de tejidos planas, como la córnea y la piel. 2. Estructuras tubulares como la tráquea, el esófago y la uretra. 3. Vísceras huecas como la vagina y la vejiga. 4. Órganos sólidos como el páncreas, el hígado y los riñones.

El orden de complejidad es creciente por lo que el abordaje técnico para su replicación es diferente según la categoría a la que pertenecen. Por ejemplo, en el caso de la primera categoría, se ha logrado generar piel con las características básicas que permiten usarla en pacientes que han perdido una cantidad importante de este órgano, como es el caso de los pacientes con quemaduras graves. Sin embargo dicha piel carece de melanocitos y anexos, como folículos pilosos o glándulas sudoríparas lo cual podría ser un inconveniente importante desde el punto de vista funcional e incluso estético. En el otro extremo, en cuanto a los órganos sólidos la tarea se lía mucho más ya que la estructura y la función de cualquiera de estos órganos son más complicadas. Surgen, entonces, varios problemas desde la creación del andamio en donde proliferaran las células hasta lograr mantener un matriz vascular similar a la del órgano original.

Aun con todo estos obstáculos a superar, el área de la medicina regenerativa y por ende de la ingeniería de tejidos se perfila prometedora considerando los más recientes avances tecnológicos; es el caso de las impresoras en 3D, cuya aplicación directa en esta disciplina es la creación de los andamios con las propiedades específicas para producir cualquier tejido y por ende órganos. Paralelamente, aunque la meta final de la medicina regenerativa es su aplicación en la clínica, aún debe superar trabas como la propia comercialización del producto; para ello es necesario definir claramente su uso clínico así como lo estándares en cuanto a costo-beneficio-utilidad que permitan someter al producto a pruebas rigurosas de evaluación en lo referente a calidad, fabricación, mercadeo e incluso a la disposición de los médicos para adoptar esta estrategia con un fin terapéutico.

http://stm.sciencemag.org/content/4/160/160rv12

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