El lunes 2 de septiembre comienza la Semana de la Donación de Órganos, un momento para destacar la importancia de la donación de órganos y celebrar la abnegación de los donantes. En la actualidad, más de 6.300 personas en el Reino Unido están a la espera de un trasplante de órganos, y lamentablemente cada día mueren unas tres personas esperando. Como parte de los esfuerzos por aumentar el número de donantes y reducir algunas de estas muertes evitables, Inglaterra está pasando a un sistema de «exclusión voluntaria» en 2020. A menos que hayan registrado una decisión de no donar, o estén en uno de los grupos excluidos, todos los adultos en Inglaterra serán considerados donantes de órganos.
Aunque es de esperar que este enfoque reduzca el tiempo que un paciente tiene que esperar por un órgano adecuado para el trasplante, no aborda el otro problema principal de los trasplantes: el rechazo. El sistema inmunitario de los receptores de trasplantes reconoce los órganos del donante como «extraños» y puede atacarlos en un intento de eliminarlos del cuerpo. Los fármacos inmunosupresores pueden ayudar a minimizar la magnitud del rechazo, pero no siempre tienen éxito a largo plazo y su uso conlleva efectos adversos propios.
En un mundo ideal, no habría necesidad de depender de los órganos de los donantes. Cualquier persona que necesitara un trasplante recibiría un órgano personalizado generado en el laboratorio a partir de sus propias células. Esto significa que no habría que esperar a un donante humano y que las posibilidades de rechazo serían mínimas. Aunque esta idea puede parecer bastante futurista, varios grupos de investigación están dando los primeros pasos para que algún día se haga realidad.
Las tecnologías de bioimpresión en 3D están en el centro de muchos de estos proyectos. Basándose en los principios de la impresión 3D, la bioimpresión utiliza biotintas hechas de células para imprimir tejidos vivos capa por capa. En el proceso también suele intervenir algún tipo de andamio para sostener y proteger las células. Al controlar cuidadosamente qué células se colocan en cada lugar, la bioimpresión puede permitir la producción de intrincadas estructuras biológicas. Hay varios proyectos en marcha para aprovechar esta tecnología para imprimir tejidos humanos funcionales, el primer paso para imprimir un órgano entero.
El corazón
Científicos de la Universidad Carnegie Mellon demostraron recientemente la capacidad de imprimir componentes del corazón a escala real, incluidos cardiomiocitos, válvulas cardíacas y ventrículos. «Lo que hemos demostrado es que podemos imprimir piezas del corazón con células y colágeno en partes que realmente funcionan, como una válvula cardíaca o un pequeño ventrículo que late», explicó Adam Feinberg, profesor de Ingeniería Biomédica y Ciencia e Ingeniería de los Materiales en un comunicado de prensa.
Utilizando un hidrogel especialmente desarrollado, los investigadores pudieron superar una de las principales dificultades asociadas a la impresión de colágeno: evitar que se deforme. El colágeno es la proteína más abundante en los tejidos humanos, por lo que la capacidad de bioimprimirlo eficazmente también será importante para crear otros órganos además del corazón.
«Es importante entender que aún quedan muchos años de investigación», añadió Feinberg. «Pero aún debe haber emoción por el hecho de que estemos haciendo verdaderos progresos hacia la ingeniería de tejidos y órganos humanos funcionales, y este artículo es un paso en ese camino».

Los pulmones

Un reto importante en la creación de tejidos y órganos plenamente funcionales es poder dotarlos de un sistema que pueda proporcionar un suministro de sangre adecuado y eliminar eficazmente los productos de desecho. Un equipo de científicos de la Universidad de Rice diseñó recientemente una tecnología de bioimpresión de código abierto -SLATE (Stero-lithography apparatus for tissue engineering)- que permite crear una vasculatura compleja.
El equipo demostró las capacidades de la tecnología mediante la bioimpresión de sacos de aire que imitan a los pulmones y que permiten el movimiento de oxígeno de forma similar al intercambio de gases que se produce en los sacos de aire alveolar de los pulmones humanos. La técnica también puede aplicarse a la bioimpresión de otros tejidos y estructuras, como las válvulas bicúspides del corazón.
«Con la adición de la estructura multivaso e intravascular, estamos introduciendo un amplio conjunto de libertades de diseño para la ingeniería de tejidos vivos», dijo Jordan Miller, profesor adjunto de Bioingeniería de la Universidad de Rice en un comunicado de prensa en el que se detalla el trabajo. «Ahora tenemos la libertad de construir muchas de las intrincadas estructuras que se encuentran en el cuerpo.»
El riñón

Siguiendo con la investigación completada en 2016, un equipo del Instituto Wyss ha creado recientemente un modelo de túbulo proximal vascularizado en 3D que imita más completamente la función de reabsorción del riñón humano. En el modelo, los túbulos perfusibles y los vasos sanguíneos se imprimen adyacentes entre sí y son capaces de comunicarse. «Construimos estos dispositivos renales vivos en unos pocos días y pueden permanecer estables y funcionales durante meses», dijo el primer autor Neil Lin, en un comunicado de prensa.
El trabajo forma parte de la Iniciativa de Ingeniería de Órganos en 3D del Instituto Wyss, que reúne a investigadores multidisciplinares con el objetivo de desarrollar tejidos y órganos transplantables de bioingeniería.

Grupos independientes trabajan también en la bioimpresión de componentes de otros órganos, como el hígado, la piel y la córnea.

Aunque estos ejemplos ponen de manifiesto los grandes avances que se han realizado para poder imprimir con precisión tejidos funcionales, es probable que pase algún tiempo antes de que sea posible bioimprimir órganos enteros aptos para el trasplante. Para pasar de las estructuras tisulares pequeñas y relativamente sencillas a los órganos completos grandes y complejos será necesario seguir avanzando en áreas como la integración de la red vascular.
Una vez que se hayan superado los obstáculos técnicos y se puedan bioimprimir con éxito órganos completamente funcionales, las pruebas de seguridad exhaustivas y las políticas reguladoras también pueden aumentar el plazo antes de que los pacientes puedan recibir un órgano bioimpreso. Aunque, por desgracia, es poco probable que la bioimpresión ayude a los pacientes que actualmente necesitan un trasplante de órganos, muchos son optimistas y creen que ahora se trata de cuándo, y no de si los tejidos y órganos bioimpresos estarán disponibles y serán una opción alternativa a la donación de órganos.