Anthony Atala, el científico peruano que busca un lugar en la historia de la medicina con una impresora

  • 17 marzo 2016
Anthony Atala Image copyright Wake Forest Institute for Regenerative Medicine
Image caption Anthony Atala dirige el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Estados Unidos. Con su equipo ya ha logrado fabricar e implantar con éxito en humanos uretras, vejigas y vaginas.

Anthony Atala supo desde niño, cuando crecía en Lima, que quería ser médico.

Lo que seguramente no imaginaba es que dedicaría su vida a regenerar en el laboratorio tejidos y órganos.

O que trabajaría en una impresora tan sofisticada que tal vez algún día haga realidad uno de sus sueños: imprimir riñones humanos para responder a la gran necesidad de órganos para trasplante.

Atala es urólogo y cirujano pediatra y dirige el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Carolina del Norte, Estados Unidos, país al que llegó con 11 años.

Junto a su equipo y en un trabajo de más de dos décadas ha implantado con éxito en pacientes humanos una variedad de tejidos y órganos regenerados a partir de células del propio paciente.

"Creamos a mano, aún sin usar la impresora, piel, uretras, cartílago, vejigas, músculo y vaginas", le dijo Atala a BBC Mundo.

Las células del paciente son cultivadas y crecen sobre una estructura de biomateriales que una vez implantada en el cuerpo humano se desintegra como los puntos después de una cirugía.

El gran desafío ahora es regenerar en el laboratorio órganos más complejos, como el riñón, y hacerlo con una impresora 3D que permite fabricar tejido humano.

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Image caption El equipo de Wake Forest imprimió una oreja que tras ser implantada en un roedor sobrevivió y desarrolló un sistema de vasos sanguíneos.

Atala anunció recientemente un paso crucial en ese proceso. El científico y sus colegas imprimieron una oreja de un tamaño apto para bebés, que tras ser implantada en un roedor sobrevivió y desarrolló un sistema de vasos sanguíneos.

¿Cuáles son las ventajas de la bioimpresora y cómo funciona?

Canales para vasos sanguíneos

En 2006, Atala y su equipo anunciaron el primer trasplante de órganos de bioingeniería exitoso, una vejiga que había sido implantada en siete pacientes en 1999.

A principios de 2014 se anunció el éxito del seguimiento de cuatro mujeres que recibieron vaginas entre 2005 y 2008.

Para crear las vaginas en el laboratorio, los investigadores utilizaron una muestra de tejido y una estructura biodegradable que permitió que crecieran hasta adquirir el tamaño y la forma correcta para cada paciente.

Los órganos fueron fabricados a mano, "pero el problema es la variación de un resultado a otro, no se puede tener la misma precisión que con la impresora".

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Image caption La impresora tiene boquillas por las que pasan las células en un gel líquido que luego se vuelve gelatinoso. Atala cree que las nuevas tecnologías como la bioimpresión podrían hacer estas investigaciones más accesibles a otros laboratorios en el mundo.

La exactitud de la bioimpresora 3D adaptada y mejorada en Wake Forest podría permitir replicar fielmente tejidos y órganos.

El llamado Sistema Integrado de Impresión de Tejidos y Órganos (ITOP, por sus siglas en inglés), imprime un material en el que las células humanas se mantienen vivas en un gel y mantienen su estructura.

La impresora tiene "boquillas muy pequeñas que pueden imprimir a niveles de dos micrones, básicamente la octava parte del diámetro de un cabello humano", explicó Atala.

"Las células pasan por las boquillas en un líquido y una vez que tocan una superficie adquieren una consistencia de gelatina, de forma que el líquido no se dispersa".

Retos

La bioimpresora debe responde a tres grandes desafíos. Los dos primeros son que las células sobrevivan al proceso de impresión y mantengan su estructura.

"El tercer elemento es que esas células puedan recibir nutrición para sobrevivir. Para eso creamos microcanales en la estructura, como un sistema de avenidas para que puedan llegar los nutrientes".

El entramado de microcanales permite que, una vez implantado el tejido, los nutrientes y el oxígeno en el cuerpo humano alimenten esas estructuras y desarrollen un sistema de vasos sanguíneos.

Investigaciones anteriores demostraron que un tejido vivo implantado que no ha sido capaz de desarrollar vasos sanguíneos sobrevive de nutrición externa a su periferia sólo si es muy pequeño, menor de 200 micras o 0,1778 milímetros.

La oreja fabricada por Atala y sus colegas mide 38,1 milímetros y presentaba signos de vascularización dos meses después de ser implantada.

La complejidad del riñon

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Image caption Tejido de un riñon. Los órganos sólidos son los más complejos.

Si el equipo de Wake Forest ya ha logrado implantar con éxito desde uretras a vaginas, ¿por qué es tan difícil avanzar en el caso del riñon?

"Básicamente, cuando hablamos de tejidos hay cuatro niveles de complejidad", explicó Atala.

"Todos los tejidos son complejos, pero los menos complejos son las estructuras chatas como la piel, que tiene principalmente un tipo de células".

El segundo nivel son las estructuras tubulares como vasos sanguíneos y uretras, más complejas porque no son chatas y que tienen principalmente dos grandes tipos de células, señaló el científico.

"El tercer nivel son los órganos huecos no tubulares, como el estómago y la vejiga, que tienen una arquitectura más compleja e interactúan más con otros órganos".

Y el cuarto nivel es el de los órganos más complejos, los órganos sólidos como el hígado, los riñones o el corazón, que tienen muchas más células por centímetro y en los que hay una vascularidad sofisticada que los científicos aún no han logrado replicar, según explicó el investigador.

"Para eso estudié medicina"

Atala no especula sobre la posibilidad de que veamos un riñon bioimpreso en los próximos años.

"En ciencia nunca se puede predecir, hay muchas incertidumbres. Nuestra meta es expandir el trabajo que hacemos a tejidos y órganos más complejos".

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Image caption Mostrando en su mano un tejido gelatinoso creado con una bioimpresora, Atala sorprendió al público durante una charla TED.

El centro de investigación en Carolina del Norte cuenta con financiación del Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas estadounidenses, que esperan algún día aplicar esta tecnología en soldados heridos en combate dada la escasez de donantes de tejidos para implantes.

Atala mantiene vivo el motivo que lo llevó a trabajar en medicina regenerativa cuando completó su entrenamiento en la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard.

"Como cirujano pediátrico no había nada peor que implantar algo que sabíamos no era ideal, como un pedazo de plástico o metal. Tal vez era la única opción para reemplazar un tejido, pero sabíamos que mejor sería usar el propio tejido del paciente".

"La gran pregunta para nosotros era, ¿cómo podemos lograr eso?".

Más de dos décadas después y a pesar de su trabajo en investigación de punta, Atala sigue reservando tiempo para ver pacientes y realizar cirugías.

"A final de cuentas, para eso estudié medicina, para tratar y cuidar de pacientes. Esto es muy importante para ver de primera mano cuáles son sus necesidades y cual es el impacto de estas tecnologías".

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