El Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería, una agencia del Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos afirma que la ingeniería de tejidos evolucionó del campo del desarrollo de biomateriales y se refiere a la práctica de combinar andamios, células y moléculas biológicamente activas para crear tejidos funcionales. Su objetivo es restaurar, mantener o mejorar los tejidos dañados u órganos completos.
La medicina regenerativa es un campo más amplio que incluye la ingeniería de tejidos y se centra en la capacidad del cuerpo para auto curarse. Este campo también investiga cómo el cuerpo puede usar sus propios sistemas, a veces con la ayuda de material biológico externo, para reconstruir células, tejidos y órganos.
Los términos “ingeniería de tejidos” y “medicina regenerativa” a menudo se utilizan indistintamente, ya que ambos buscan curar enfermedades complejas y crónicas en lugar de simplemente tratarlas.
¿Cómo funcionan la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa?
Las células son los componentes fundamentales del tejido y estos a su vez, son la unidad básica de la función en el cuerpo. Los grupos de células secretan su propia estructura de soporte llamada matriz extracelular, que no solo sirve de apoyo, sino también actúa como una estación de señalización que permite a las células recibir mensajes del entorno local. Estas señales inician respuestas en cadena que determinan el destino y la función de las células.
Para crear tejidos nuevos, se utilizan andamios fabricados a partir de una amplia variedad de materiales. Las células se introducen en estos andamios, ya sea solas o junto con factores de crecimiento, y si las condiciones son propicias, se desarrolla un tejido funcional. En algunos casos, las células, los andamios y los factores de crecimiento se mezclan al mismo tiempo, permitiendo que el tejido se “autoensamble”.
Además, también se puede utilizar un andamio existente, como un andamio de colágeno de un órgano donado, para crear un nuevo tejido. En este caso, las células del paciente se cultivan en el andamio, lo que reduce el riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico.
¿Cómo se aplican la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa en la práctica médica actual?
Actualmente, la ingeniería de tejidos tiene un papel limitado en el tratamiento de pacientes. Aunque se han implantado con éxito tejidos como vejigas suplementarias, pequeñas arterias, injertos de piel y cartílago en pacientes, estos procedimientos todavía son experimentales y costosos. Aunque se han recreado con éxito tejidos de órganos más complejos como el corazón, pulmón e hígado en el laboratorio, todavía hay mucho trabajo por hacer para que sean totalmente reproducibles y listos para ser implantados en pacientes.
Sin embargo, estos tejidos pueden ser extremadamente útiles en la investigación médica, especialmente en el desarrollo de nuevos medicamentos. El uso de tejido humano funcional en la selección de medicamentos puede acelerar su desarrollo y proporcionar herramientas clave para facilitar la medicina personalizada, ahorrando dinero y reduciendo la necesidad de utilizar animales en la investigación.
Investigaciones del NIBIB en las áreas de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa
Algunos ejemplos de las investigaciones que se adelantan en el campo de la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, y que demuestran el potencial de estas tecnologías para transformar la práctica médica en el futuro, son adelantadas por los investigadores financiados por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería, entre las cuales se encuentran:
- Control de células madre a través de su entorno: Los investigadores han descubierto que el entorno en el que se cultivan las células madre puede influir en su desarrollo y capacidad de convertirse en diferentes tipos de células. Este descubrimiento es importante para aprovechar las células madre en aplicaciones médicas.
- Implante de hígados humanos en ratones: Los investigadores han desarrollado tejido de hígado humano que se puede implantar en ratones. Esto permite probar la toxicidad de los fármacos y estudiar las respuestas específicas de las especies de una manera que no sería posible en ensayos clínicos.
- Creación de células madre óseas maduras: Los investigadores han logrado diferenciar células madre en injertos de hueso maduros, lo cual es un avance importante para la regeneración de tejido óseo funcional.
- Uso de enrejados para ayudar a que sobreviva el tejido fabricado por ingeniería: Se están desarrollando enrejados hechos de una solución de azúcar para proporcionar una estructura vascular a los tejidos fabricados por ingeniería, permitiendo que las células reciban nutrientes y eliminen desechos.
- Nueva esperanza para la rodilla lesionada: Se ha desarrollado un gel biológico que se puede inyectar en cartílagos dañados para facilitar la regeneración. Este gel se adhiere al cartílago utilizando un adhesivo biológico, lo cual ha mostrado resultados prometedores en la disminución del dolor y la regeneración del cartílago.
- Regeneración de un riñón nuevo: Se han realizado avances en la regeneración de tejido renal utilizando andamios de colágeno y células epiteliales y endoteliales. Esto podría proporcionar una solución a la escasez de donantes de riñón y los problemas asociados con los trasplantes.
