Unos órganos… ¡de impresión!

¿Quién le iba a decir a Gutenberg, cuando inventó la imprenta en 1440, que en el siglo XXI su invento iba a ser capaz de revolucionar la medicina? El inicial interés por la impresión de Biblias y otros textos ha evolucionado, nada más y nada menos, que a la impresión de órganos. Sí, habéis  leído bien, órganos. ¿No parece increíble?

A la izquierda, J. Gutenberg; a la derecha, impresión de órganos 3D

Os estaréis preguntando: “¿cómo lo hacen?” Pues bien, los investigadores han remplazado el típico cartucho de tinta que todos conocemos por  una “bio-tinta”  compuesta por células. De este modo, lo que hacen es utilizar células para imprimir, capa a capa, estructuras equivalentes a las de los órganos.

Hasta aquí  la idea parece buena pero, ¿realmente funciona? La realidad es que sí: se pueden crear órganos y tejidos artificiales con una impresora.

De hecho, y esto es lo mejor de todo, hoy en día ya se ha conseguido sintetizar de esta manera piel, hueso, vasos sanguíneos, válvulas aórticas, fragmentos de la tráquea, tejido del corazón y estructuras cartilaginosas como las orejas. ¡Incluso se ha conseguido imprimir un prototipo de riñón! Impresionante, ¿verdad?

Bio-impresión de un prototipo de riñón

Después de ver todo lo que se puede conseguir con esta técnica futurista, seguro que aún seguís en estado de shock pensando: “Pero… ¿cómo es posible imprimir órganos?”

¡Vamos a ello! El fundamento, como hemos comentado antes, es usar células como bio-tinta, que procederán de un paciente. Esto último es muy importante ya que, la principal ventaja de estos órganos, a la hora de un trasplante, es que no serán rechazados por el paciente al portar sus propias células.

Las células  pueden ser de dos tipos: procedentes de una biopsia del órgano que vamos a sintetizar, o células madre. Con ellas fabricamos  la bio-tinta. Sin embargo, las células no son lo suficientemente fuertes como para soportar la presión de la impresión, por lo que se  encapsulan en un material que las protege durante el proceso.

La bio-tinta se deposita capa a capa y  poco a poco,  como si se tratase de pequeñas cuentas, sobre un sustrato que actúa como papel durante la impresión. Estas cuentas se acaban fusionando  y forman la estructura completa.

Proceso de bio-impresión

La estructura  resultante se deja madurar para que termine de crecer y  formarse bien y… ¡voilà! : tenemos nuestro órgano. Si queréis saber más sobre el proceso podéis consultar aquí.

Y ahora, lo más interesante, las aplicaciones de este revolucionario método. ¡Son innumerables!

Entre ellas, la más prometedora es, como ya hemos comentado, la producción de órganos humanos para trasplantes.  Además, al ser un proceso controlado, podríamos modificarlo al gusto: “un corazón más grande, por favor”, “un pulmón con mayor capacidad”, “un hígado con forma de habichuela”. Pues sí. Se podría hacer. Casi como si encargásemos un traje a medida. Sin embargo, lo que importa de esto es que podemos personalizar órganos  para que encajen perfectamente en el cuerpo del paciente.

Pero sus usos no acaban aquí.  Este campo abre muchísimas posibilidades en el mundo de la investigación.

Un ejemplo es el desarrollo de micro-hígados  para probar la toxicidad de diferentes fármacos y ver si causan daño hepático.  También se plantea, como posibilidad en el futuro, sintetizar micro-páncreas, por ejemplo, que produzcan insulina para los diabéticos.

Otra aplicación en el ámbito de la medicina es la impresión de tumores en el laboratorio a partir de células cancerígenas del paciente. De este modo, se pueden probar diferentes tratamientos  y, finalmente, aplicar al paciente el que haya sido más eficaz en el ensayo.

La revolución ha llegado incluso a la industria cosmética, donde, por ejemplo, la  marca L’Oréal,  ya  se ha interesado por la impresión 3D de piel para probar sus productos.

Sin embargo, los científicos han ido más allá de la impresión en el laboratorio: se ha desarrollado la impresión in situ, es decir, sobre el propio paciente. Esto permitiría, por ejemplo, tratar a un paciente que ha sufrido quemaduras. El método de bio-impresión  ya permite de por sí, estrategias como escanear una herida e imprimir el fragmento exacto de piel necesaria para  curar al paciente. No obstante, aquí hablamos de algo mucho más espectacular: imprimir directamente sobre la piel del paciente herido. Y hay aún más. En el futuro se podría combinar la cirugía robotizada con la impresión 3D en las operaciones quirúrgicas y así regenerar la zona dañada, imprimiéndola directamente sobre él.

Impresión 3D sobre el paciente

A pesar de todos los avances realizados y lo espectacular que es, hay que decir que esta tecnología se encuentra aún en sus inicios y queda mucho por desarrollar. Aún quedan muchos asuntos por resolver, como conseguir la vascularización de los órganos impresos. Esto es necesario para hacerles llegar los nutrientes y oxígeno a través de la sangre y garantizar la supervivencia del órgano a largo plazo.  

Es por ello que su aplicación en pacientes de momento queda lejos, pero es inevitable posicionarla como una gran revolución para el mundo de la medicina. Se ve como una futura alternativa a los bancos de trasplantes que, además de salvar vidas, permitiría el diseño personalizado del órgano necesitado. En definitiva, esta es una prometedora estrategia para producir órganos y tejidos de manera automatizada, personalizada y reproducible.

Aquí dejamos una charla muy interesante que impartió el cirujano Anthony Atala sobre esta y otras técnicas de medicina regenerativa que se han desarrollado.

¿Y tú? ¿Llevarías un órgano bio-impreso en tu cuerpo?

Bibliografía:

  • Soon, Your Doctor Could Print a Human Organ on Demand- Smithsonian
  • Bioprinting – Explaining the future
  • Murphy, S. V. y  Atala, A. (2014) 3D bioprinting of tissues and organs. Nature Biotechnology
  • Li, J., Mingjiao Chen, M., Fan, X., y  Zhou, H. (2016) Recent advances in bioprinting techniques: approaches, applications  and future prospects. Journal of Translational Medicine.
  • Jung, J.P, Bhuiyan, D.B, y Ogle B.M. (2016) Solid organ fabrication: comparison of decellularization to 3D bioprinting. Biomaterials Research
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21 Comentarios Agrega el tuyo

  1. Bellamy dice:

    Muy interesante y ameno vuestro artículo, a menudo cuesta darse cuenta de la cantidad de aplicaciones que puede tener un avance tecnológico. Felicidades por el blog y esperando nuevas entradas

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  2. makuricu dice:

    ¡Qué interesante el artículo! Será un gran avance para la salud. Me gustaría saber si en el proceso de impresión son necesarias determinadas condiciones de temperatura, asepsia, humedad etc., o es suficiente con el material que se utiliza para proteger las células durante dicha impresión.

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    1. Efectivamente, en el proceso se trabaja en condiciones de esterilidad en la medida de lo posible. Lo mismo se hace durante la elaboración de los materiales, el cultivo de las células y el mantenimiento del órgano. Esto es así, porque no nos interesa obtener un órgano infectado o contaminado por algún microorganismo.
      La temperatura ideal para las células son los 37 grados, similar a la de nuestro cuerpo, por lo que el proceso de impresión se puede realizar a temperatura ambiental generalmente. También requieren alta humedad, que es aportada por el material que las protege durante el proceso. Además las células recubiertas y después, el órgano fabricado, se mantienen en un medio de cultivo que le aporta los nutrientes necesarios.
      Espero que esto responda a tu pregunta y muchas gracias por el interés.

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  3. Paqui García Estévez dice:

    Simplemente impresionante!!! Y mi respuesta, después de esta sencilla explicación, es sí, sería capaz de llevar un órgano bio impreso en mi cuerpo. Felicidades y mi súper enhorabuena por este blog. Gracias por hacernos entender de manera tan fácil la ciencia.

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  4. LOLI GARCIA MERICHAR dice:

    Superinteresante el articulo! Si que es verdad que todavia queda mucho por desarrollar, pero seguro que es toda una base de una gran revolucion y espero que asi sea!
    Felicidades por lo bien trabajado que esta el articulo. Y con ganas de seguir leyendo mas y aprendiendo de estas grandes profesionales!

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  5. Andrea H. dice:

    Desde luego la temática del blog me parece realmente interesante!
    Si todas las entradas son igual de concretas y sencillas, veo un blog muy útil para aprender cada semana algo nuevo en el desarrollo de la ciencia, tenéis un buen reto!

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  6. Daniel Fernández dice:

    Me parece un blog genial. Mucho ánimo a seguir así y espero poder seguir leyendo vuestras publicaciones.

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  7. Raquel de Miguel dice:

    El blog y el artículo son muy interesantes. Gracias a los que investigáis podremos aprovechar mucho mejor los recursos de la tierra. ¡Adelante!

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  8. Eleazar de la Fuente dice:

    ¡Cuánto hubiera deseado que me hubieran explicado la ciencia así de sencillo! Tan sencillo como sencilla parece, aunque no es, esa técnica tan revolucionaria que se nos presenta. Y uno se dice: sí, claro que puede llegar a ser si hay alguien que está tan seguro de que puede llevarse a cabo.

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  9. ¡Cómo me habría gustado que me hubieran explicado la ciencia así de sencillo! Tan sencillo como sencilla parece, aunque no lo es, la técnica que aquí se nos presenta. Y uno se dice que sí, que claro que puede llegar a ser si alguien esta tan seguro y se empeña en llevarla a cabo.

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  10. ¡Muchas gracias a todos por vuestro apoyo! Nos encanta ver que hemos conseguido despertar vuestra curiosidad científica, intentaremos seguir haciéndolo en las próximas entradas 🙂

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  11. Qué interesante!!! Gracias a los investigadores se dan estos grandes avances. Blogs como este son necesarias para la difusión de la ciencia.👏🏼👏🏼👏🏼

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  12. Josefa dice:

    Me ha parecido muy interesante. La divulgación científica es fundamental para que se perciba la investigación como necesaria por toda la sociedad y en particular por los políticos que pueden destinar fondos para estos fines.

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  13. Anónimo dice:

    Hola chicas! Enhorabuena por vuestro blog! Qué interesante todo!!! Seguid así

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  14. Alicia dice:

    ¡Guau! Me he quedado sorprendidísima con todas las aplicaciones que se le pueden dar a estos órganos, nunca me lo había planteado. La verdad es que da mucho que pensar… Me gustaría saber qué opináis sobre la factibilidad de este tipo de trasplantes, porque me imagino que no es fácil ni barato generar órganos artificiales, aunque igual me equivoco. ¿Es posible que en el futuro estén disponibles para todo el mundo?
    Felicidades por un comienzo tan exitoso, espero que este sea el principio de muchas lecturas apasionantes.

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    1. El problema a día de hoy es que el órgano que obtenemos no está del todo optimizado para implantarlo en el cuerpo humano. Aún hay que abordar algunos temas como, por ejemplo, la vascularización de los mismos para que sobrevivan a largo plazo.
      Sin embargo, si hablamos del coste que supone la impresión de un riñón se estima que en 2013 estaba alrededor de los 280.0000 dólares, frente al coste de un trasplante, que se estima de 80.000 dólares. Por tanto, a primera vista la impresión es más cara que un trasplante normal. Ahora bien, si consideramos los gastos en los tratamientos de los pacientes que no tienen acceso a un trasplante (unos 60.000 dólares anuales por paciente en el tratamiento de diálisis por ejemplo) a largo plazo seguramente el balance sea positivo si trasplantamos un órgano impreso a estos pacientes. Además, se prevé que para 2030 el precio de la bioimpresión de un órgano como el riñón sea inferior a 120.000 dólares.
      Por tanto, aunque igual a día de hoy no sea factible porque quedan aún algunos aspectos que mejorar desde el punto de vista biológico, y el precio es aun quizás elevado, en el futuro, si se considera como inversión a largo plazo, la implantación de este tipo de órganos será probablemente factible.
      Espero que esto responda a tu pregunta. Muchas gracias por el interés 🙂

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      1. Alicia dice:

        ¡Menudas cifras! Gracias a vosotras 😀

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  15. LAURA dice:

    ¡Wow! Me he quedado alucinada con todo lo que se puede hacer con uno de estos órganos, sobretodo la impresión in situ… Como un comentario que he leído por arriba, me gustaría saber si económicamente esto sería implantable en la medicina en general… Es decir, si se le podría implantar un corazón de impresión a todas las personas que sufren infartos, etc. Y, por otro lado, ¿para la diferenciación de las estructuras en el órgano es necesario añadir muchas moléculas o seguir unas instrucciones muy estrictas?

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    1. Hola Laura. Cuando empleamos células madres como bio-tinta es necesario, como bien dices, la utilización de moléculas o factores que dirijan el proceso. Estos factores de diferenciación se pueden incluir durante la impresión o también se pueden incluir en un medio de cultivo e imprimir el órgano sobre este. También se ha visto que si utilizamos para la impresión del órgano matriz extracelular de un órgano concreto, esta matriz retiene algunos de los factores de diferenciación del órgano del que procede. Pero sí, respondiendo a tu pregunta, se necesitan múltiples moléculas para obtener un órgano equivalente a uno normal, entre ellas múltiples factores de crecimiento, y de hecho aún debe ser abordado la manera de recrear el micro-ambiente idóneo para el mantenimiento del órgano como si fuese un órgano natural dentro del cuerpo humano. De momento los biorreactores proporcionan las condiciones para mantener el tejido u órgano in vitro pero queda mucho por investigar en este aspecto para asemejar el órgano creado lo más posible a uno natural.
      Respecto al tema del coste del proceso, puedes ver la respuesta a la misma pregunta en un comentario anterior. Sin embargo, tras ver el interés por este tema, hemos abierto un apartado en curiosea+ al que puedes acceder. Muchas gracias por el interés 🙂

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  16. Mercedes dice:

    Interesantísimo tema. La posibilidad de imprimir órganos y curar así enfermedades sin esperanza se ve ya como algo posible.

    Sin duda mi respuesta es sí, estaría dispuesta a llevar un órgano bio-impreso. Supongo que llegará el momento en que lo contemplemos como un implante dental o una prótesis de cadera. Por cierto,¿ sería posible también imprimir huesos y dientes….por ejemplo?

    Muchas gracias por vuestro trabajo y mucho ánimo !

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  17. ¡Hola Mercedes! Muchas gracias por tu comentario 🙂 Respecto a tu pregunta, en cuanto a la impresión de huesos sí que sería posible, de hecho ya se han impreso algunas estructuras óseas. En el caso de la impresión de dientes, también se pueden imprimir como tal, pero que sepamos aun no se utiliza esta técnica de implantes en las clínicas. Lo que sí que se emplea es la impresión 3D de la estructura de la dentadura para probar en ellos los aparatos dentales y ajustarlos lo mejor posible, así como para la creación de retenciones dentales.

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