Milagros artificiales

La falta de donantes en un mundo donde quienes necesitan de un trasplante aumentan ha llevado a científicos de todo el mundo a buscar una solución alternativa: la creación de órganos y tejidos en laboratorio. ¿Qué tan real es esta posibilidad hoy en día?

Por Natalia Mackenzie, asesora y redactora, Departamento de Radioterapia Oncológica, UCLA21/06/2012

© Nicolás Galdames

Su apellido era Wang y su sueño, tener un iPad. Aunque estuviera en China, este joven de 17 años parecía muy consciente de cuánto se paga por todo, aunque quizás no tanto de cuánto podría llegar a costar. De manera que, en abril del año pasado, después de ser contactado por unos extraños a través de internet en una sala de chat, decidió vender uno de sus riñones. Su primer problema fue que los pillaron, la prensa internacional se enteró y conmocionó, y sus reclutadores fueron detenidos un año después. Su siguiente problema no es difícil de imaginar: Wang sufre ahora de una deficiencia renal. Y Apple ya sacó un nuevo modelo de iPad.

Aunque extremo, su caso se sumó a un sinfín de ejemplos que dejan al descubierto el déficit de donantes de órganos y el tráfico ilegal en el mundo. Globalmente, se calcula que cada 30 segundos muere alguien por falta de un trasplante de órgano o tejido, y que cerca del 10% de los pacientes que esperan un trasplante lo reciben. En los últimos 10 años, el número de donantes ha permanecido prácticamente igual, en tanto que el número de pacientes se ha duplicado. Esto tiene que ver con que la medicina está haciendo un buen trabajo en mantenernos vivos por más tiempo. El problema es que, a medida que envejecemos, nuestros órganos fallan cada vez más.

En Chile, las estadísticas no son muy diferentes. Según la Corporación del Trasplante, en el 2011 hubo más de 1.600 personas esperando por un órgano, de las cuales sólo cerca de 350 lo recibieron.

Estos problemas han llevado a científicos de todo el mundo a buscar una solución alternativa: la creación de órganos y tejidos en laboratorio, un área conocida como medicina regenerativa. Pero, ¿qué tan real es esta posibilidad hoy en día?

Todo órgano y tejido se compone de células que le dan su funcionalidad, y de una estructura que hace de esqueleto y le da su forma tridimensional. Esta matriz es fundamental ya que da soporte al órgano y permite la comunicación entre las células que la habitan, su supervivencia y su correcto funcionamiento. Experimentos de medicina regenerativa han demostrado que es posible eliminar las células de esta estructura -mediante un proceso llamado descelularización- y crear una matriz gelatinosa con la forma y vasculatura del órgano.

Tomás Egaña, doctor chileno que dirige el laboratorio de ingeniería de tejidos del hospital clínico de la Universidad Técnica de Múnich, explica el procedimiento: “Se conecta, por ejemplo, un pedazo de piel de cadáver a una máquina que le inyecta detergente, el que remueve por completo el contenido celular dejando sólo el esqueleto”, dice. “En el fondo, se lava”.  

Utilizando esta técnica se han creado matrices de piel humana en laboratorio, las cuales una vez trasplantadas al paciente son repobladas por células que regeneran el tejido de forma natural.

“Se puede reemplazar el tejido muerto de un paciente quemado con estos esqueletos de piel”, explica Egaña. “Básicamente, les das una superficie para que las células migren”.

Órganos relativamente planos como la piel han demostrado ser los más simples y fáciles de recrear, por lo que esta técnica ha resultado altamente exitosa por varias décadas.

La esperanza sintética

Se ha demostrado también que el esqueleto de un órgano descelularizado se puede resembrar.

De esta manera ha sido posible recrear órganos tubulares como tráqueas y vasos sanguíneos. En el 2008 se trasplantó por primera vez un trozo de 7 centímetros de tráquea creada con una matriz de donante cadavérico. Luego de sembrar la matriz con células de la paciente e incubarlas por algunos días en el laboratorio, la tráquea enferma fue reemplazada por el nuevo órgano, el cual 4 meses después le permitió a la mujer llevar una vida normal.

En el 2011, se logró trasplantar el primer órgano completo creado en laboratorio y que no requirió de donante. Ayudado por imágenes 3D, un equipo de científicos de Londres creó una réplica exacta de la tráquea de un paciente de 36 años que sufría de un tumor inoperable.

Aunque la técnica de descelularización soluciona los problemas inmunológicos -ya que las células del nuevo órgano provienen del mismo enfermo-, la disponibilidad de matrices de cadáver humano sigue siendo una limitante (siguen requiriendo donantes). Para esto, la creación de matrices sintéticas ha demostrado ser una solución efectiva. Hace poco más de 10 años, científicos norteamericanos lograron revestir con células una estructura con forma de globo hecha de un material biodegradable, y reemplazar parte de vejigas defectuosas de pacientes con espina bífida (uno de los problemas generados por esa enfermedad es la incontinencia y poca retención de la vejiga). Hoy en día, más de 30 personas han sido trasplantadas con esta técnica, la que actualmente está siendo evaluada para pacientes con daños en la espina dorsal y cáncer de vejiga. 

Siguiendo esta línea, en el 2011 se logró trasplantar el primer órgano completo creado en laboratorio y que no requirió de donante. Ayudado por imágenes 3D, un equipo de científicos de Londres creó una réplica exacta de la tráquea de un paciente de 36 años que sufría de un tumor inoperable. La estructura porosa construida de nanofibras y con forma de Y, fue sumergida por 36 horas en una solución de células madre obtenidas de la médula ósea del paciente, las cuales se diferenciaron e invadieron el esqueleto sintético formando un órgano sano. El equipo médico que realizó la operación reportó que, cinco meses después, el paciente respiraba sin problemas y continuaba libre del cáncer.

La síntesis de otras partes del cuerpo también se encuentra bajo diferentes niveles de experimentación, como por ejemplo ligamentos a base de venas umbilicales, orejas sintéticas resembradas con células de cartílago, y vasos sanguíneos sintéticos que han reemplazado arterias pulmonares.

Sin embargo, un desafío mayor es recrear órganos de alto nivel de complejidad como el hígado, corazón o riñones. Estos órganos presentan arquitecturas complicadas y diferentes tipos celulares que deben cumplir funciones complejas esenciales para la supervivencia. En el caso del hígado, según explica el Dr. Andreas Nüssler, director del Instituto de Trauma Siegfried Weller de la Universidad Eberhard Karls Tübingen, de Alemania, “es simplemente un órgano demasiado complicado, debe metabolizar, detoxificar, etcétera. Las tráqueas o vejigas son más fáciles de producir y no cumplen demasiadas funciones; lo opuesto al hígado”.

Los avances, en todo caso, son promisorios. Con la técnica de descelularización y resiembra se ha logrado crear corazones que palpitan, pulmones que respiran y riñones que producen orina, aunque por ahora sólo a nivel experimental y en modelos animales.

Otro de los grandes desafíos que enfrenta la medicina regenerativa es recrear de manera eficiente las redes vasculares de los órganos, las que deben permanecer intactas para abastecerlo de nutrientes esenciales, y evitar que funcione de manera defectuosa o muera.

“Si el órgano no está conectado al cuerpo por medio de las redes vasculares, no sólo va a morir por falta de nutrientes u oxígeno, sino que las células del sistema inmune no van a ser capaces de llegar y hay un alto riesgo de infecciones”, dice Tomás Egaña.

Cerca del 40% de la investigación en medicina regenerativa está dedicada a desarrollar técnicas que permitan recrear redes vasculares eficientes. “Para esto -explica Egaña- se combinan varias estrategias de terapia celular, como agregar a las matrices células madre que se diferencian a vasos sanguíneos, o poner factores químicos directamente en las matrices que inducen vasculatura”.

A pesar de estos avances, el número de pacientes que se han beneficiado del uso de órganos sintéticos es bajo, y los desafíos científicos y tecnológicos de la medicina regenerativa siguen siendo muchos. 

“Se podrían generar órganos sintéticos en el laboratorio que funcionen perfectamente en incubadoras bajo condiciones controladas de oxígeno, nutrientes y temperatura -asegura Egaña-, pero el gran desafío es cómo lograr que al trasplantarlos al paciente el órgano no muera”.

Los órganos deben cumplir funciones mecánicas y fisiológicas complejas de reproducir, como la secreción exacta de hormonas, el aguante de fuertes presiones como las que soportan los vasos sanguíneos o la filtración eficiente de toxinas. Por otra parte, producir un órgano artificial puede demorar muchas semanas, y no está claro si se pueden generar a grandes escalas de manera reproducible y almacenable. Tampoco se han logrado desarrollar en laboratorio algunos tipos de células de pacientes con gran relevancia médica, como son las nerviosas o de hígado,

“A pesar de que las células de hígado pueden multiplicarse dentro del cuerpo, no pueden hacerlo en laboratorio”, dice Nüssler. “Los científicos han fallado en imitar este efecto para adaptarlo a un hígado artificial”.

Aunque al gran desafío técnico por superar es alto, la creación de órganos sintéticos es sin duda un gran paso en la búsqueda de cómo mantenernos vivos por más tiempo. La esperanza tiene razones para existir. Pero también hay que tener en cuenta las limitaciones.