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Partes cultivadas en el laboratorio

Reconstruir una extremidad perdida no es un gran problema para una estrella de mar o una salamandra, criaturas bien conocidas por utilizar «superpoderes» regenerativos para reemplazar brazos y colas perdidas. Pero no son los únicos animales que pueden reconstruir partes del cuerpo destruidas o dañadas. Los ciervos pueden rebrotar hasta 66 lbs. (30 kilos) de cornamenta en sólo tres meses. Los peces cebra pueden hacer crecer de nuevo sus corazones, mientras que los gusanos planos han demostrado que pueden regenerar sus propias cabezas.

Pero para los humanos, lo que se pierde, se pierde… ¿o no?

Las células individuales de su cuerpo son reemplazadas constantemente a medida que se desgastan, un proceso que se ralentiza con el envejecimiento pero que continúa durante toda la vida humana. Incluso se puede observar esta frecuente y visible regeneración en uno de sus órganos: la piel. De hecho, los seres humanos se desprenden de toda la capa externa de la piel cada dos o cuatro semanas, perdiendo unos 510 gramos de células cutáneas al año, según la Sociedad Química Americana.

Sin embargo, la regeneración de órganos y partes del cuerpo completos, una práctica común entre los Señores del Tiempo de «Doctor Who», está fuera del alcance de la biología humana. Pero en los últimos años, los científicos han logrado cultivar una serie de estructuras corporales humanas, estructuras similares que se han probado con éxito en animales, y órganos humanos a pequeña escala conocidos como «organoides», que se utilizan para estudiar la función y la estructura de los órganos humanos con un nivel de detalle que antes era imposible. He aquí algunos ejemplos recientes:

Trompas de Falopio

Usando células madre, los científicos del Instituto Max Planck de Biología de la Infección de Berlín cultivaron la capa celular más interna de las trompas de Falopio humanas, las estructuras que conectan los ovarios y el útero. En un comunicado publicado el 11 de enero, los investigadores describen que los organoides resultantes comparten las características y formas propias de las trompas de Falopio de tamaño natural.

Minicerebro

Los científicos de la Universidad Estatal de Ohio (OSU) cultivaron un cerebro del tamaño de una goma de borrar a partir de células de la piel, que es estructural y genéticamente similar al cerebro de un feto humano de cinco semanas. Descrito como «un cerebro cambiante» por los representantes de la OSU en un comunicado del 18 de agosto, el organoide tiene neuronas en funcionamiento con extensiones portadoras de señales como axones y dendritas. En la foto del minicerebro, las etiquetas identifican estructuras que se encuentran típicamente en un cerebro fetal.

Minicorazón

Los investigadores incitaron a las células madre a convertirse en músculo cardíaco y tejido conectivo, para luego organizarse en pequeñas cámaras y «latir». En un vídeo del logro, las células del músculo cardíaco (indicadas en rojo en el centro) laten mientras el tejido conectivo (anillo verde) fija el minicorazón a la placa donde creció. Kevin Healy, profesor de bioingeniería de la Universidad de California en Berkeley y coautor del estudio, afirmó en un comunicado. «Esta tecnología podría ayudarnos a detectar rápidamente los fármacos susceptibles de generar defectos cardíacos de nacimiento, y orientar las decisiones sobre qué fármacos son peligrosos durante el embarazo». La investigación se publicó en marzo de 2015 en la revista Nature Communications

Minirriñón

Un equipo de científicos australianos cultivó un minirriñón, diferenciando las células madre para formar un órgano con los tres tipos distintos de células renales por primera vez. Los investigadores cultivaron el organoide en un proceso que seguía el desarrollo normal del riñón. En la imagen, los tres colores representan los tipos de células renales que forman los «nefrones», las diferentes estructuras dentro del riñón.

Minilungos

Investigadores de varias instituciones colaboraron para cultivar organoides pulmonares en 3D que desarrollaron bronquios, o estructuras de las vías respiratorias, y sacos pulmonares. «Estos minilungos pueden imitar las respuestas de los tejidos reales y serán un buen modelo para estudiar cómo cambian los órganos con la enfermedad y cómo podrían responder a nuevos fármacos», dijo en un comunicado Jason R. Spence, autor principal del estudio y profesor asistente de medicina interna y biología celular y del desarrollo en la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan. Los minilungos sobrevivieron en el laboratorio durante más de 100 días.

Ministómago

Los ministómagos que tardaron alrededor de un mes en cultivarse en una placa de Petri formaron «estructuras huecas de forma ovalada» que se asemejan a una de las dos secciones del estómago, dijo Jim Wells, coautor del estudio y profesor de biología del desarrollo en el Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati. Wells dijo a Live Science que los diminutos estómagos, que medían alrededor de 0,1 pulgadas (3 milímetros) de diámetro, serían especialmente útiles para los científicos que estudian los efectos de una determinada bacteria que causa enfermedades gástricas. Esto se debe a que las bacterias se comportan de manera diferente en los sujetos animales, dijo.

Vagina

En abril de 2014, un estudio publicado en la revista The Lancet describió los trasplantes exitosos de vaginas cultivadas en laboratorio, creadas al nutrir las células de las pacientes en un andamio con forma de vagina. Los trasplantes, realizados varios años antes en cuatro niñas y jóvenes de entre 13 y 18 años, corrigieron un defecto congénito en el que la vagina y el útero faltan o están poco desarrollados. Las adolescentes fueron examinadas anualmente durante ocho años después de los trasplantes, tiempo durante el cual los órganos funcionaron con normalidad, permitiendo mantener relaciones sexuales sin dolor.

Pene

Científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa utilizaron células de conejo para cultivar tejido eréctil del pene, trasplantando los penes cultivados en laboratorio a conejos machos, que luego se aparearon con éxito. Pero el proceso aún está en fase experimental, y se requiere la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. para que el equipo amplíe su trabajo e incorpore tejidos y sujetos humanos. El Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas de Estados Unidos aporta dinero para el estudio, ya que la investigación podría beneficiar a los soldados que sufrieron lesiones en la ingle en combate.

Esófago

En la Universidad Médica Estatal de Kuban, en Krasnodar (Rusia), un equipo internacional de científicos construyó un esófago funcional cultivando células madre en un andamio durante tres semanas; luego implantaron con éxito el órgano en ratas. Los científicos probaron la durabilidad del nuevo esófago inflándolo y desinflándolo 10.000 veces, implantando las estructuras artificiales en 10 ratas y sustituyendo hasta el 20 por ciento de los órganos originales de los animales.

Oído

Ahora escucha esto: Los científicos han impreso en 3D orejas humanas, cultivándolas mediante el recubrimiento de moldes de orejas con células vivas que crecieron alrededor del marco. Los investigadores crearon el molde con forma de oreja modelando la oreja de un niño mediante un software 3D y enviando después el modelo a una impresora 3D. Una vez que los científicos tuvieron el molde en sus manos, lo inyectaron con un cóctel de células vivas de la oreja y colágeno de vaca, y «salió una oreja», informó Live Science. Las orejas fabricadas se implantaron entonces en ratas durante uno o tres meses mientras los científicos evaluaban los cambios de tamaño y forma a medida que los órganos crecían.