Un equipo de investigación ha desarrollado un método para conectar neuronas usando pulsos de láser ultracortos, una técnica revolucionaria que abre la puerta hacia nuevas oportunidades de investigación y tratamientos en el ámbito médico. Las neuronas son las células del sistema nervioso responsables de transferir información entre el cerebro y el resto del cuerpo.

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La artrosis es una de las patologías más frecuentes en la población adulta. La aparición de este trastorno se debe al desgaste del cartílago, el tejido conectivo que se encuentra “recubriendo” articulaciones como la rodilla o las uniones entre las costillas y el esternón.

En el caso de que se produzca un daño en el cartílago, los pacientes sufren dolor, rigidez e incapacidad en las articulaciones afectadas. Según datos de la Sociedad Española de Reumatología, el 10% de la población de nuestro país sufre problemas de artrosis, aunque es más frecuente en pacientes con una edad superior a los 50-55 años.

El problema del cartílago es que no se regenera. El tejido conectivo tampoco recibe irrigación sanguínea, por lo que en el caso de que haya desgaste del mismo, las articulaciones se ven afectadas. Esto provoca dolor en los pacientes, al notar que falta la “almohadilla” que evita la fricción entre los huesos. Pero un trabajo realizado en Suecia podría mejorar las expectativas futuras de las personas con problemas de cartílago. Y todo gracias a células procedentes de vacas.

Investigadores de la Universidad Umeå trataban de estudiar métodos de ingeniería tisular para producir cartílago en el laboratorio. El objetivo era contar con herramientas alternativas para tratar a los pacientes afectados con patologías como la artrosis. Mediante el uso de células de vacas, los investigadores lograron obtener una forma de cultivo celular adecuado con las moléculas de señalización y los “andamios” que permitían crear cartílago de manera artificial.

De acuerdo a la tesis presentada, la utilización de condrocitos primarios de origen bovino puede dar lugar a la fabricación in vitro de cartílago. El proceso no ha sido posible todavía dado que están implicados numerosos factores de crecimiento y el ambiente mecánico en el que se crea este tejido es difícil de reproducir en el laboratorio. Pero gracias a las células de vacas y los estudios desarrollados, los científicos fueron capaces de crear cartílago sano de forma artificial, que presentaba unas propiedades parecidas a las del cartílago que recubre normalmente nuestras articulaciones.

Según sus conclusiones, el trabajo desarrollado puede permitir la fabricación de tejido conectivo in vitro a partir de células madre. De esta forma podríamos obtener de manera sencilla y económica cartílago, con el fin de reparar las articulaciones dañadas. El reto ahora es mejorar la calidad del cartílago obtenido, además de mejorar su estructura para que sea lo más parecida posible al cartílago humano. De conseguirlo, este tejido artificial podría utilizarse en el futuro en medicina regenerativa.

Con una impresora 3D de creación propia, un grupo de especialistas en medicina regenerativa de Estados Unidos demostró la viabilidad de tejidos vivos impresos. Con el mismo sistema imprimieron huesos, cartílagos y músculos que después implantaron en modelos animales. En un porcentaje superior al 90 por ciento, las estructuras impresas regeneraron el tejido, creando su propio sistema vascular.

La ingeniería de tejidos es una de las grandes promesas de la medicina regenerativa. En un futuro, tras escanear la zona u órgano dañado, un programa modelará la estructura y tejidos a imprimir y una impresora 3D que usa células en vez de tinta obrará el milagro. Ya hay empresas que comercializan tejidos celulares sacados por la impresora, como Organovo. Pero restaurar una parte del cuerpo defectuosa o dañada por un accidente exige una tecnología que aún no ha llegado pero que la ciencia está acercando paso a paso.

El último de estos avances lo ha dado el grupo de investigación en medicina regenerativa del Centro Médico Baptista Wake Forest (Winston-Salem, EU). Dirigidos por Anthony Atala, han creado una impresora de material vivo o bioimpresora. Su nombre o siglas es ITOP, o sistema integrado de impresión de tejidos y órganos, en inglés. El artilugio es algo aparatoso, pero no más que otras impresoras 3D de uso industrial. Pero ITOP imprime estructuras vivas en vez de cosas.

“Esta nueva impresora de tejidos y órganos es un importante avance en nuestro objetivo de crear tejido de reemplazo para los pacientes, dice en una nota el doctor Atala, que ya hace unos años consiguió crear cartílago con una impresora de inyección de tinta. Ahora han perfeccionado el sistema. “Puede fabricar tejidos a escala humana de cualquier forma y estables. Con su desarrollo, esta tecnología podría usarse para imprimir estructuras de tejidos y órganos para su implantación quirúrgica”, añade.

ITOP parte de aquellos primeros trabajos. La impresora realiza un doble proceso. Por un lado, usa polímeros para recrear una matriz con la estructura básica del tejido a imprimir. Por el otro, sobre esa estructura inyecta un hidrogel enriquecido con las células de interés. Por ejemplo, precursores de las fibras musculares, mioblastos, para imprimir un músculo, o condrocitos si lo que se trata es de crear una oreja u otro tejido cartilaginoso. Los investigadores usaron también células madre procedentes de líquido amniótico humano como base para imprimir una mandíbula o una porción del cráneo.

El principal problema hasta ahora en este punto del proceso era conseguir que el biomaterial impreso no solo se mantuviera vivo, sino que sirviera de base para que las células proliferaran a lo largo de la estructura. Según los resultados de su investigación, publicada en Nature Biotechnology, tanto las células usadas para el tejido muscular, como los de huesos o las de la oreja seguían vivas seis días después de su impresión y habían iniciado procesos de proliferación celular.

Lo siguiente fue probar su viabilidad tanto estructural como funcional. Cada una de las impresiones fue implantada en diferentes modelos animales, ratas y ratones. En los cuatro casos, la supervivencia celular superó el 90% y en todos ellos, los tejidos impresos fueron capaces de proliferar, generando nuevo tejido. Una de las claves para esta regeneración parece haber sido la inclusión de microcanales dentro la estructura impresa que, como si fuera un sistema vascular propio, permitieron la circulación del oxígeno y los nutrientes.

“Nuestros resultados indican que la formulación de biotintas que hemos usado, combinado con los microcanales, ofrece el ambiente adecuado para mantener las células vivas y soportar el crecimiento celular y de los tejidos”, explica Atala. Aún queda lo más difícil, repetir estos resultados con humanos. Pero el Ejército de EE UU, que es el que ha financiado esta investigación por sus grandes posibilidades con los heridos de guerra, está decidido a que la impresora de huesos sea una realidad.