Quan un òrgan es deteriora i no compleix adequadament les seves funcions, potser cal substituir-lo. La disponibilitat d’òrgans naturals és limitada i, a més a més, de vegades presenten incompatibilitats amb els receptors dels transplantaments, ja que els seus organismes poden rebutjar un implant que no reconeixen com a propi. L’alternativa més prometedora és crear sistemes artificials a partir de materials biològics i cèl·lules del pacient, capaços d’assolir la capacitat funcional de l’òrgan que reemplacen i adaptats a les condicions particulars de cada individu. Encara estem lluny de veure un cor a escala real i amb la facultat de replicar amb exactitud els processos biològics d’un de veritat. Però no és impensable. Ja s’han fet alguns passos per intentar que els òrgans a mida siguin, algun dia, factibles.
La reprografia en tres dimensions és el conjunt de tecnologies que permet fabricar objectes tridimensionals a partir de la superposició de capes de materials que poden ser de naturalesa diferent i tenir propietats diverses. Les primeres aplicacions en medicina regenerativa de la impressió en 3D es van fer amb pròtesis sòlides creades amb materials plàstics, ceràmics o de titani. La tecnologia permet ajustar exactament les peces a les necessitats de cada pacient, amb un grau de personalització inviable en la producció industrial. Aquestes peces artificials, però, si bé s’integren millor que les convencionals, presenten complicacions. L’evolució lògica de la impressió en tres dimensions en l’àmbit de la medicina és fabricar estructures amb la capacitat biològica d’integrar-se en el cos del receptor.
De la impressió a la bioimpressió
El mètode consisteix a utilitzar materials biocompatibles, que no rebutgi l’organisme, i poblats per cèl·lules del pacient —per evitar, també, possibles rebutjos. Els biomaterials exercirien de receptacle per a les cèl·lules que, un cop implantat l’òrgan, s’anirien reproduint fins a ocupar l’espai que els pertoqui. Això inclou l’espai ocupat pels materials que, com que són biodegradables, es descompondrien a poc a poc. Actualment, hi ha dues tècniques d’impressió d’òrgans: la més utilitzada genera una estructura a base de polímers que posteriorment és repoblada amb cèl·lules en un bioreactor. L’altra imprimeix els òrgans capa a capa, és a dir, el producte que surt de la màquina ja inclou el cultiu cel·lular. En ambdós casos, els materials que serveixen de base cel·lular es desintegren.
El gran obstacle de la reprografia en 3D és imitar la vascularització, el procés de formació dels vasos sanguinis
El Wake Forest Institute for Regenerative Medicine de Winston-Salem, dirigit per Anthony Atala, ha aconseguit fabricar uns sistemes similars als ronyons, que, efectivament, utilitzen cèl·lules vives però que no aconsegueixen reproduir els processos biològics de l’òrgan. Es tracta, per tant, d’un simple prototip sense capacitat funcional. I és que el gran obstacle de la reprografia en 3D és imitar la vascularització, el procés de formació dels vasos sanguinis que fan arribar els nutrients a les cèl·lules. Fins ara no s’ha aconseguit crear i fer créixer vasos sanguinis de manera que s’estenguin fins a irrigar tot l’òrgan.
L’equip de Jennifer Lewis al Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, a la Universitat Harvard, ha desenvolupat una tècnica que permetria imprimir teixits amb vasos sanguinis potencialment funcionals i múltiples tipus cel·lulars. Aquest descobriment fa possible estructures que s’apropen una mica més a la complexitat del cos humà. De fet, ja s’han creat els primers teixits gràcies a la tecnologia d’impressió en 3D. L’empresa Organovo comercialitza mostres hepàtiques que imiten l’activitat del fetge amb força fidelitat. El producte no es pot utilitzar per a l’assistència clínica, però sí per testar medicaments. Cada tira de teixit fa 0,5 mil·límetres de gruix, cosa que equival a vint capes de cèl·lules superposades, i sobreviu fins a quaranta-dos dies.
És un termini de temps superior al que oferien els sistemes de cultiu de cèl·lules en 2D que utilitzava tradicionalment la indústria farmacològica. A més a més, els resultats obtinguts als assajos són tan fiables com amb teixits nadius. El repte principal de la bioimpressió, per tant, és escalar la dimensió d’aquests teixits que ja s’estan creant, i saber integrar sistemes de vascularització als òrgans artificials complexos.
Hi ha, però, línies alternatives a la impressió en 3D per crear òrgans artificials. Una és la descel·lularització d’òrgans naturals: s’utilitzen donacions que s’han descartat per a trasplantaments, se’n conserva l’estructura i es repoblen de cèl·lules del receptor. Aquesta tècnica s’ha provat també amb materials porosos amb resultats esperançadors. Takanori Takebe, de la Universitat de Yokohama, ha aconseguit generar teixit hepàtic a partir del cultiu de cèl·lules mare potencials induïdes. I diversos equips d’investigadors han pogut reproduir en un xip òrgans humans que repliquen l’activitat funcional dels òrgans originals.
Avui en dia es poden recrear estructures més aviat senzilles. Encara estem lluny de disposar d’òrgans complexos i complets
La tecnologia d’impressió en 3D podria ser més ràpida i més barata si es desenvolupa tant com pronostiquen els seus partidaris —que no serà abans de vint-i-cinc o trenta anys. Mentrestant, trobarem altres aplicacions sanitàries d’aquesta tecnologia. Per exemple, amb reproduccions de pròtesis òssies, stents coronaris, vàlvules cardíaques, microagulles, implants dentals, receptacles per al creixement de cèl·lules i teixits, mostres destinades a l’experimentació o models de tumors per poder assajar intervencions quirúrgiques. La realitat és que avui en dia es poden recrear estructures més aviat senzilles. Encara estem lluny, però, de disposar d’òrgans complexos i complets fabricats de manera artificial.