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Si las salamandras son capaces de regenerar sus extremidades mutiladas, ¿por qué los humanos no podríamos inducir un proceso similar para reparar o reconstruir órganos dañados o faltantes o pedazos de piel? Con esta pregunta, el cirujano Anthony Atala ha llevado la medicina a las fronteras de la ciencia-ficción.

En el Instituto de Medicina Regenerativa Wake Forest en Salem, Carolina del Norte (EU), que él dirige, Atala y sus colaboradores ensayan innovadores procedimientos para fabricar más de 30 clases de “refacciones” biológicas libres de reacciones de rechazo inmunitario, a partir de células de los propios individuos.

Sus líneas de investigación comprenden desde la ingeniería de tejidos planos como la piel, hasta el diseño de órganos sólidos complejos en 3D (riñones, vejigas, corazones) con materiales biocompatibles de soporte como el colágeno. También prueban con impresoras láser.

En 2001, cuando laboraba en el Children´s Hospital de Boston, Atala atendió a Luke Masella, afectado por un mal congénito que paralizó su vejiga: la espina bífida. El joven donó células de su órgano dañado, que luego fueron cultivadas en laboratorio para construirle uno nuevo. Una vez implantado, éste le salvó la vida, pues sus riñones estaban cargados de toxinas que no podía eliminar.

Atala, quien visitará México en el marco del festival Ciudad de las ideas —a realizarse del 8 al 10 de noviembre en Puebla— ahora desarrolla, entre otros proyectos, un sistema de bioimpresión que permitirá escanear cada milímetro en la piel de pacientes con quemaduras para determinar la profundidad exacta de cada herida y generar “parches” a la medida.

“La idea, que no fue de nuestro equipo originalmente, surgió por la necesidad de colocar con precisión las células cuando un órgano o tejido es construido y para escalar el proceso de producción, en lugar de construir las piezas una por una”, explica el especialista de origen peruano.

Déficit y reciclaje de biopartes

El diseño y construcción de tejidos y órganos —además de su posterior implantación quirúrgica— conlleva retos enormes. “Producir estructuras planas como la piel es el proceso de menor complejidad; en el siguiente nivel están las formas tubulares, como los vasos sanguíneos y los órganos huecos como la vejiga”, añade el profesor de urología.

“Los órganos de más difícil construcción son los sólidos, como el corazón, el hígado y el riñón, pues están densamente poblados de células y requieren una gran aportación de oxígeno para sobrevivir.”

A nivel mundial se implantan, según el Observatorio Global de Donación y Trasplante, unos 107 mil órganos sólidos cada año (la mayoría de ellos riñones, poco más de 73 mil); pero se necesita más de un millón para satisfacer la demanda.

“En ingeniería de tejidos probamos la bioimpresión y también el uso de órganos donados como soporte. No hay una estrategia ideal; nuestra meta es ofrecer un abanico de opciones para seleccionar la más adecuada a cada paciente”, anota Atala.

La estrategia para reciclar órganos donados complejos, aclara el cirujano, consiste en “lavarlos” con sustancias detergentes para retirar las células originales y dejar sólo la estructura de soporte y las conexiones vasculares. Después se pueblan con células del mismo paciente. Este proyecto, que se ensaya con animales, “tiene muchos desafíos a largo plazo”.

“Estos esfuerzos podrán generar inicialmente órganos sólidos no con las mismas funciones, pero sí mejores que el órgano dañado (original) del paciente. Definitivamente es un gran avance en el conocimiento y manejo de estos pacientes”, expresa por su parte la cirujana Atlántida Raya Rivera, del Hospital Infantil Federico Gómez de la Secretaría de Salud.

Raya Rivera, quien estudió con Anthony Atala en EU, estableció en México —desde 2002— varias líneas de investigación para proveer órganos como vagina y uretra a pacientes (sobre todo niños) que por alguna razón —lesiones, malformaciones o extirpación— necesitan remplazarlos.

Con la genetista Esther López Bayghen, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados, la médica, quien dirige el Laboratorio de Ingeniería de Tejidos del Hospital Infantil, ha culminado con éxito el diseño, construcción e implantación de tres decenas de esos órganos.

El proceso implica dos etapas: primero toman muestras (biopsias) de músculo y piel del paciente, del cual obtienen células que se depositan en un soporte con sustancias químicas donde se multiplican. Luego son cultivadas en una incubadora. Semanas después se hace la inserción quirúrgica del nuevo tejido u órgano.

Ahora quieren construir órganos más complejos, como vejiga o incluso corazón, que contienen, además de músculo, tejido nervioso, así como una nutrida red vascular; para ello prueban extraer células-madre de la méduda ósea de los pacientes.

“Ya tenemos algunos resultados en relación con la diferenciación de células-madre para convertirlas en tejido nervioso; ahora comenzamos la parte in vivo, a nivel experimental (con animales de laboratorio); dentro de dos años tendremos más avances", expone la cirujana.