Desarrollo de órganos en laboratorio: ¿el fin de las listas de espera para trasplantes?

En la actualidad hay una lista interminable de personas en el mundo a la espera de un trasplante de órganos vitales como riñones, corazón e hígado para poder sobrevivir. Lamentablemente, no hay suficientes donantes como para poder suplir esta demanda. Sin embargo, esta situación podría cambiar muy pronto con el desarrollo de órganos en laboratorio a partir de células madres y el cultivo de tejidos.

La ingeniería de tejidos y el desarrollo de órganos en laboratorio

La ingeniería de tejidos es un campo relativamente novedoso que utiliza principios de ingeniería y biología para desarrollar “sustitutos” biológicos que mejoran o reemplazan tejidos u órganos. Se trata, por tanto, de “un campo interdisciplinario” según los autores Langer y Vacanti.

Esta especialidad proporciona estructuras de soporte artificiales, en las que se cultivan nuevas células para crear tejidos. La misma permite imitar la nanoestructura de diversos tejidos del organismo para crear órganos humanos dentro de un laboratorio que puedan trasplantarse a pacientes.

Los constantes avances en este campo y en el de la medicina regenerativa durante los últimos demuestran que el objetivo de construir un órgano humano desde cero podría ser alcanzable.

Los primeros pasos hacia el desarrollo de órganos desde cero

Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Francisco y del Hospital Cedars-Sinai desarrollaron recientemente una nueva forma de impulsar la formación de determinados órganos a partir de células madres.

Los expertos demostraron que algunas células “organizadoras” pueden programarse para impulsar a otras células a originar estructuras rudimentarias similares a órganos. Un buen ejemplo, es aquella estructura que se contrae como un corazón latiendo y que tiene una cavidad parecida a un ventrículo cardíaco.

Según explica Wendell Lim, PhD, profesor de farmacología celular y molecular en la UCSF, él y el resto de investigadores desarrollaron sus propios programas de desarrollo desde cero, de tal forma que los llevara a métodos más eficaces para reparar y regenerar el cuerpo

Células “organizadoras” sintéticas

El cultivo de órganos en el laboratorio sólo es posible mediante células «organizadoras» naturales. Dichas células «organizadoras» naturales dependen de la capacidad de otras células para su maduración y desarrollo y sólo pueden poner en marcha un único patrón de crecimiento, lo que limita su utilidad en la medicina regenerativa.

Este hecho llevó al profesor Lim y al director ejecutivo de Cedars-Sinai Guerin Children’s Ophir Klein, MD, PhD, a diseñar células “organizadoras” sintéticas con el propósito de que se acercaran a las células madre y les enviaran señales de crecimiento de su elección.

Los investigadores acercaron una disposición de célula organizadora en forma de nodo a las células madre y se percataron de que estas recibieron una señal de crecimiento más intensa que las células más alejadas. De igual forma, colocaron una célula organizadora con forma de anillo cerca de las células madre y como resultado, estas obtuvieron una cantidad uniforme de señal de crecimiento.

La manera en que las células organizadoras se reunieron alrededor de las células madre, además de las señales que emitieron, les permitió a los investigadores a determinar qué genes expresarían las células madre, llevándolas por distintas vías de maduración.

Klein explica que “al modificar la ubicación de las células organizadoras y las señales que producían, se pudo ajustar con precisión cómo se propagaban esas señales a través de grupos de células madre”. En uno de los casos, los investigadores notaron una respuesta de expresión génica parecida al crecimiento temprano del cuerpo. En otro caso, obtuvieron una respuesta similar a una sola área del cuerpo.

Los primeros intentos para desarrollar un corazón

En otro experimento, los investigadores instruyeron a las células madre para que se transformaran en células de la parte central del cuerpo, las cuales se encontraban en cámaras redondeadas que se asemejaban a los ventrículos del corazón. Estas estructuras se contrajeron de forma rítmica y desarrollaron finos apéndices similares a los vasos sanguíneos, algo que sin duda alguna significa un gran avance en el desarrollo sintético.

Al respecto, lim asegura que “estas células ‘organizadoras’ diseñadas podrían algún día permitirnos reparar y reemplazar órganos en los pacientes que lo necesiten”.

Desafíos por superar

A pesar de estos avances, el desarrollo de órganos completamente funcionales que puedan ser trasplantados a humanos aún enfrenta varios desafíos:

• Vascularización: Uno de los mayores obstáculos es la creación de un sistema vascular que permita el suministro de sangre adecuado al órgano desarrollado.
• Inmunidad: Los órganos producidos en laboratorio podrían ser rechazados por el sistema inmunológico del paciente. La investigación en este campo busca formas de evitar este problema.
• Costo y escalabilidad: La producción en masa de órganos a un costo accesible sigue siendo un reto. La investigación y la tecnología deben avanzar para que estos métodos sean viables a nivel comercial.

¿El futuro de los trasplantes?

El desarrollo de órganos en laboratorio tiene el potencial de transformar radicalmente el campo de la medicina regenerativa y los trasplantes. Si se logra superar los desafíos existentes, podríamos estar ante una revolución que elimine las listas de espera y salve millones de vidas.

Imaginemos un mundo donde los órganos pueden ser personalizados para cada paciente, eliminando el riesgo de rechazo y la necesidad de tratamientos inmunosupresores. Esto no solo mejoraría la calidad de vida de los pacientes, sino que también optimizaría los recursos del sistema de salud.

Lecturas recomendadas

Producción de órganos bioartificiales

Células madre y organoides