Bioimpresión 3D de órganos trasplantables

El desafío de la medicina regenerativa cuando de la bioimpresión de tejidos en 3D se trata, es el de imprimir órganos completos y funcionales para trasplantarlos. Hay progresos significativos en la creación de tejidos como piel, hueso y vasos sanguíneos gracias a tecnologías avanzadas, ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. Si bien hay camino aún por andar en los laboratorios, los descubierto y construido hasta ahora, llena de esperanza al mundo de la medicina. 

AVANCES EN LA  BIOIMPRESIÓN DE PIEL

Uno de los logros más destacados en este campo es la bioimpresión de piel humana. En 2017, científicos de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), en colaboración con el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Hospital General Universitario Gregorio Marañón, desarrollaron una bioimpresora 3D capaz de crear piel humana totalmente funcional. Esta piel es apta para trasplantes en pacientes y para la investigación y prueba de productos cosméticos, químicos y farmacéuticos. La tecnología permite generar la piel de manera automatizada y estandarizada, abaratando el proceso respecto a la producción manual. 

Más recientemente, en octubre de 2024, investigadores del Wellcome Sanger Institute y la Universidad de Newcastle crearon el primer atlas espacial y unicelular de la piel prenatal humana. Este avance proporciona una "receta molecular" para la creación de piel humana y tiene un gran potencial en la medicina regenerativa. Los científicos desarrollaron un organoide de piel en laboratorio con capacidad de crecimiento del cabello, utilizando células madre pluripotentes inducidas. Además, identificaron el papel crucial de las células inmunitarias en la formación de vasos sanguíneos durante el desarrollo de la piel prenatal, lo que permitirá avanzar en trasplantes de piel y cabello, así como en el estudio de enfermedades dérmicas. 

HUESOS Y CARTÍLAGO BIOIMPRESO

La bioimpresión 3D también ha mostrado avances en la creación de estructuras óseas y cartilaginosas. La investigadora Nieves Cubo, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha utilizado la impresión en 3D para depositar células cultivadas sobre cuadrículas de polímero. Estas células absorben el polímero y generan hueso o cartílago en la forma deseada, permitiendo la creación de prótesis personalizadas a partir de tejido formado con material genético del propio paciente. Este enfoque abre la posibilidad de fabricar prótesis óseas y cartilaginosas más compatibles y funcionales, reduciendo el riesgo de rechazo y mejorando la integración con el tejido natural. 

VASOS SANGUÍNEOS CREADOS

La formación de una red vascular funcional es esencial para la viabilidad de los tejidos impresos en 3D, ya que permite el suministro adecuado de nutrientes y oxígeno a las células. En 2017, el investigador Anthony Atala, del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Carolina del Norte, desarrolló una técnica de microimpresión que permitió la creación de microcanales para inducir la formación de vasos sanguíneos en tejidos creados en laboratorio. Este avance facilitó la vascularización de los tejidos impresos, mejorando su viabilidad y funcionalidad una vez implantados. 

ÓRGANOS FUNCIONALES

A pesar de los avances en la bioimpresión de tejidos como piel, hueso y vasos sanguíneos, la impresión de órganos completos y funcionales para trasplantes presenta desafíos más complejos. Los órganos sólidos, como el corazón, el hígado o los riñones, poseen estructuras altamente organizadas y funciones específicas que son difíciles de replicar mediante bioimpresión. Uno de los principales retos es la recreación de la compleja red vascular y la integración de diferentes tipos de células que trabajan en conjunto para realizar funciones específicas.

Además, la maduración y funcionalidad de los órganos impresos requieren un entorno adecuado que simule las condiciones fisiológicas del cuerpo humano. Aunque se han logrado avances en la creación de mini-órganos o "organoides" que replican ciertas funciones de los órganos reales, estos aún no son aptos para trasplantes en humanos debido a su tamaño reducido y funcionalidad limitada.

CIENTÍFICOS COLABORATIVOS

La colaboración entre instituciones de investigación y empresas ha sido clave para el avance de la bioimpresión 3D. Por ejemplo, BASF y CTIBiotech desarrollaron en 2019 la primera piel reconstruida humana bioimpresa en 3D que incluye macrófagos inmunes. Este modelo permite investigar las propiedades antiinflamatorias de los principios activos y representa un paso importante hacia la creación de tejidos más complejos y funcionales. 

En febrero de 2025, el Instituto de Investigación Sanitaria y Biomédica de Alicante (ISABIAL) y el Instituto de Investigación, Desarrollo e Innovación en Biotecnología Sanitaria de Elche (IDiBE) crearon una unidad mixta de investigación centrada en el desarrollo de organoides y órganos-en-chip para biomodelos funcionales. Esta colaboración busca revolucionar la investigación biomédica ofreciendo modelos más precisos y éticos para estudiar enfermedades y probar fármacos, reduciendo la necesidad de usar animales en la investigación. 

La receta para crear piel humana

3.500 de científicos del  Wellcome Sanger de la Universidad de Newcastle, en Reino Unido, han constituido un equipo de investigadores de 101 países para crear el Atlas de Células Humanas para comprender la salud humana desde lo más básico. Al secuenciar las células de manera individual y obtener hasta ahora el mapa más completo de la forma de la piel humana, incluidos los folículos pilosos. La 'receta' molecular para hacer piel humana comprende la formación de los folículos pilosos humanos antes del nacimiento. Estos conocimientos tienen el potencial clínico para usarse en medicina regenerativa para trasplantes de piel y cabello, como para víctimas de quemaduras o con alopecia cicatricial. (Fuente, Revista Nature).

PARA SABER

TEJIDOS VIVOS

Ya en 2017, Anthony Attala presentó un nuevo sistema para mantener vivos tejidos creados en laboratorio y facilitar la vascularización cuando se utilizaran como bioincubadoras. La técnica de microimpresión que utilizó le permitió crear microcanales para inducir la creación de vasos sanguíneos necesarios para hacer llegar los nutrientes y el oxígeno que necesitan las células para desarrollarse.

 

* Redacción MI DOCTOR en base a publicaciones del National Geografic, BASF, CTIBiotech.