Un grupo de científicos de la Universidad Ludwig Maximilians de Múnich ha desarrollado una técnica que permite crear órganos humanos con estructuras celulares más detalladas. Según Ali Erturk, líder de la investigación, la técnica representa un avance en el campo médico, ya que la creación de estos órganos se basaban en imágenes de tomografía computarizada o máquinas de imágenes por resonancia magnética.
El estudio, liderado por Erturk, se lleva a cabo por un grupo de investigadores del Instituto de Investigación de Accidentes Cerebrovasculares y Demencia en el Centro Médico de esta universidad alemana. El verdadero avance lo constituye el método utilizado que hace que los órganos e incluso organismos completos sean transparentes.
Impresión 3D de órganos humanos
La impresión 3D es una tecnología emergente utilizada en la creación de objetos reales a partir de modelos producidos por computadoras. Desde juguetes, joyas, coches hasta comida. La técnica consiste en ir depositando capa por capa “una resina líquida sobre una placa hasta obtener el objeto deseado”.
La tecnología de las impresoras 3D se une a la medicina para crear órganos humanos. #PlayGroundVideo pic.twitter.com/VA5gUfk33f
— PlayGround (@PlayGrounder) 8 de marzo de 2016
Esta tecnología ha revolucionado el campo de la medicina, ya que si cambiamos la “tinta” podemos obtener tejidos y órganos biológicos. Explica Comunicar Ciencia que en lugar de utilizar la resina plástica en la impresora 3D, se usa una tinta biológica producida a base de células madre. Primero se deben cultivar y multiplicar esta células, para luego ser combinadas con un medio líquido.
Esta tinta se carga en el cartucho de la impresora y la tinta es depositada capa por capa siguiendo el patrón que dicte la impresora. Al mismo tiempo, se coloca un gel que funge como pegamento de las capas. Cuando se termina con la impresión se extrae el pegamento y se obtiene el órgano. También existe otro proceso que consiste en construir órganos poblando con células un esqueleto biodegradable con la forma del órgano que se desea: corazón, hígado, riñón, etc.
Más cerca de lo que pensábamos
Comunicar Ciencia y otros medios para 2015, señalaban que la creación de órganos como un corazón, hígado o riñón aún podía tardar 20 años. Puesto que el procedimiento de impresión se complica de acuerdo a la complejidad del órgano que se quiera reproducir. Señala este mismo medio que el laboratorio ruso 3D Bioprinting Solutions anunciaban que para 2015 haría el primer trasplante de un órgano 3D. Mientras que científicos estadounidenses afirmaban que para 2025 imprimirían el primer corazón humano.
Sin embargo, el reto a vencer en la impresión de órganos humanos es el hecho de trabajar con materiales orgánicos. Señala Mike Titsch, editor en jefe de 3D Printer World, a CNN en 2014:
“El proceso mecánico no es tan complicado. La parte complicada es la de los materiales, que son biológicos en naturaleza… No es como imprimir en 3D plástico o metal. El plástico no se muere si lo dejas en un estante al que le entra aire a temperatura abierta durante mucho tiempo”.
Cada célula en su lugar
El grupo de investigación de la Universidad Ludwig Maximilians de Múnich ha logrado desarrollar una nueva tecnología de bioimagen que proporciona información sobre las interacciones de las células nerviosas en mamíferos y otros organismos.
Esta nueva tecnología llamada vDISCO hace que los órganos sean transparentes y accesibles a diferentes procedimientos de imágenes. Esta técnica es una evolución de un trabajo presentado en 2016 por el mismo equipo, uDISCO. uDisco permitió al equipo de Erturk visualizar detalladamente el sistema nervioso de un ratón, sin embargo, la técnica de clarificación era incompleta, ya que quedaban visibles rastros de huesos y otros tejidos.
I am excited to share our publication of vDISCO technology: a whole mouse body clearing & imaging method https://t.co/EqSrsY6lPG. The thread below presents details of vDISCO and its biological findings. @NatureNeuro @nature. Happy New Year all! 1/12 pic.twitter.com/qR6Pkf4NFJ
— Ali Erturk (@erturklab) 31 de diciembre de 2018
Con vDISCO, la mezcla de productos químicos para limpiar los tejidos ha sido modificada, lo cual permite reproducciones completamente transparentes. Esta transparencia de los tejidos “permite visualizar y caracterizar la complejidad total de los sistemas nerviosos de los pequeños mamíferos, y también permitirá a los investigadores rastrear las interacciones celulares que conducen a la inflamación y curación de heridas”, señala un artículo de esta universidad alemana.
¿Cómo se aplica esto a los órganos humanos?
El órgano en cuestión se escanea con un láser en un microscopio que permite capturar su estructura completa, incluidos los vasos sanguíneos y cada célula. Con este mapa, se imprime el andamiaje del órgano. La impresora 3D se carga con “tinta” biológica producida a partir de células madre y se inyectan en la posición correcta para que el órgano funcione.
“Podemos ver dónde se ubica cada célula en órganos humanos transparentes. Y luego, podemos replicar exactamente lo mismo, usando tecnología de bioimpresión 3D para crear un órgano funcional real… Por lo tanto, creo que ahora por primera vez estamos mucho más cerca de un órgano humano real”, apunta Erturk.
Erturk y su equipo planean la creación de un páncreas bioimpreso en los próximos 2-3 años. Igualmente esperan desarrollar un riñón. Lo más culminante de esta investigación es que los investigadores planean realizar la primera prueba en animales para evaluar si pueden o no sobrevivir a órganos bioimpresos.
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