N.66 – Avances de la bioimpresión 3D

La ingeniería de tejidos aplica principios de biología, química e ingeniería para generar, reparar o imitar tejidos y órganos. Esto implica normalmente el cultivo in vitro de células con diferenciación celular, combinaciones de nutrientes, fuerzas mecánicas y características geométricas únicas.

La bioimpresión 3D permite replicar la heterogénea composición celular y matricial de órganos in vivo a una escala milimétrica, ofreciendo más precisión geométrica que otras estrategias de ingeniería de tejidos. En el artículo aquí reseñado se describen cuatro (4) esferas de aplicación de la bioimpresión 3D: (a) descubrimiento y desarrollo de fármacos, (b) reparación de tejidos, (c) trasplantes de órganos y (d) cultivo de carne.

(a) Descubrimiento y desarrollo de fármacos

La generación de nuevos productos farmacéuticos se halla prácticamente estancada. Por ejemplo: solo obtienen la aprobación regulatoria el 3,4% de los medicamentos oncológicos que ingresan a los ensayos clínicos de Fase I. Ello suele atribuirse a las limitaciones de los tradicionales sistemas de modelos preclínicos, pero además, la medicina personalizada requiere seleccionar candidatos a fármacos específicamente para un determinado paciente.

Las construcciones de ingeniería de tejidos son prometedoras como modelo para pruebas preclínicas: son versátiles, pueden diseñarse para imitar diversos órganos y enfermedades; y pueden construirse a partir de células humanas (y de los mismos pacientes destinatarios del medicamento analizado). La bioimpresión programable permite generar construcciones de tejidos en las cantidades necesarias para el descubrimiento y desarrollo de fármacos.

(b) Reparación de tejidos

El cuerpo humano tiene una gran capacidad para reparar y regenerar tejidos frente a pequeñas lesiones y quemaduras. En el caso de lesiones mayores, los mecanismos de regeneración tisular pueden generar tejido cicatricial permanente. El estándar actual de atención para lesiones mayores en tejidos con limitada capacidad de regeneración incluye autoinjertos y cirugía (que puede ser invasiva o debilitante).

En la ingeniería de tejidos in situ se implanta -en el sitio de la lesión- una matriz cargada de nutrientes y factores de crecimiento con el fin de estimular los mecanismos naturales de regeneración. Mediante la tecnología de bioimpresión esos andamiajes pueden adaptarse con precisión al tamaño y la geometría de la lesión tisular del paciente.

(c) Trasplante de órganos

La demanda de órganos supera con creces -en todo el mundo- a la oferta de donantes, y la donación puede complicarse por los tiempos limitados y por la posibilidad de rechazo inmunológico del órgano trasplantado. Si bien la ingeniería de tejidos podrٳa reducir –potencialmente- la brecha entre la oferta y la demanda de órganos, ello parece aún distante debido a que los órganos trasplantados con mayor frecuencia (riñón, hígado, páncreas, corazón y pulmones) son grandes y multifuncionales. Las estrategias actuales de ingeniería de tejidos enfrentan relevantes limitaciones en la vascularización e inervación de sus construcciones, lo que restringe tanto el tamaño como la funcionalidad de las construcciones diseñadas. Los actuales esfuerzos en la ingeniería de tejidos de órganos completos se centran en el desarrollo de tecnología, incluida la bioimpresión, para respaldar la regeneración de tejido con fines de trasplante.

(d) Carne cultivada

La “agricultura celular” consiste en el cultivo in vitro de tejidos animales destinados a la alimentación (productos cárnicos), industria textil o aplicaciones médicas, eliminando así la necesidad de sacrificar animales. Si bien el desarrollo de carne cultivada se halla en sus etapas iniciales, atrae una considerable atención, dado que -con relación a la carne convencional- puede reducir la huella ambiental, mejorar el bienestar animal y minimizar el riesgo de infecciones bacterianas transmitidas por los alimentos. La bioimpresión es una técnica particularmente valiosa para generar productos cárnicos cultivados.

Conclusión

El artículo concluye señalando que la bioimpresión 3D produce modelos de tejidos estandarizados y reproducibles, lo que permite alto rendimiento y transferibilidad en las aplicaciones. Los mayores desafíos podrán afrontarse mediante el desarrollo continuo de nuevas tecnologías.