En un importante hito, se fabrica un corazón diminuto con tejido humano.

Los científicos utilizaron un equipo de impresión tridimensional para crear un corazón humano vascularizado y funcional utilizando células humanas. Sin embargo, el órgano obtenido es pequeño. De hecho, tiene el tamaño de un corazón de conejo. A pesar de su tamaño, lo que impresiona en este caso es la técnica utilizada, y aún queda mucho camino por recorrer antes de imprimir un corazón humano de tamaño completo yque funciona.

Este experimento, del tipo conocido como prueba de concepto, puede dar lugar a órganos o tejidos con el propio material genético del paciente, ya que esto es importante para evitar el rechazo del órgano en el organismo del receptor, según el estudio que ha llevado a cabo el experimento y que ha sido publicado en la revista científica Advanced Science.

Hasta antes de realizar el experimento, los científicos de la medicina regenerativa, campo originado por el encuentro entre la biología y la tecnología, sólo habían conseguido imprimir tejidos simples sin vasos sanguíneos. En este estudio, para imprimir el corazón, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv (TAU), en Israel, empezaron por tomar una pequeña muestra de tejido adiposo de un paciente.

A continuación, mediante ingeniería genética, los científicos modificaron las distintas células componentes, reprogramando algunas de ellas para que se convirtieran en células del músculo cardíaco, o cardiomiocitos, y otras para que se convirtieran en células generadoras de vasos sanguíneos, o células madre pluripotentes.

En el laboratorio, los investigadores separaron el tejido adiposo del paciente en las células que lo componen y en la estructura en la que se encuentran las células, llamada matriz extracelular. Mientras las células se reprogramaban a si, la matriz extracelular (ECM), una red tridimensional de macromoléculas extracelulares como el colágeno y las glicoproteínas, se procesó en un hidrogel personalizado que sirviócomo "tinta".

"Es la primera vez que alguien consigue diseñar e imprimir un corazón entero lleno de células, vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras", dijo Tal Dvir, profesor de la Universidad de Tel Aviv, en un comunicado.

"Este corazón está hecho de células humanas y materiales biológicos específicos del paciente. En nuestro proceso, estos materiales sirven como biotintas, sustancias hechas de azúcares y proteínas que pueden utilizarse para imprimir en 3D modelos de tejidos complejos", explicó Dvir. Otros han podido imprimir en 3D la estructura de un corazón en el pasado, pero esos no tenían células ni vasosNuestros resultados demuestran el potencial de nuestro enfoque para la ingeniería tisular individualizada y la sustitución de órganos en el futuro.

El investigador Tal Dvir es profesor de la Universidad de Biología Molecular y Biotecnología de la TAU, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, del Centro de Nanociencia y Nanotecnología y del Centro Sagol de Biotecnología Regenerativa, y dirigió la investigación.

A continuación, los investigadores introdujeron esa biotina en la impresora 3D programada para imprimir un corazón, basándose en las tomografías realizadas al paciente.La impresora tardó entre tres y cuatro horas en imprimir el pequeño corazón con los vasos sanguíneos básicos.A continuación, los investigadores hicieron crecer el corazón impreso alimentándolo con oxígeno y nutrientes.En pocos días, las célulasLos músculos del órgano comenzaron a contraerse espontáneamente y el corazón a latir.

Pero ese latido del órgano no era exactamente lo que haría un corazón humano sano. "Necesitamos que las células latan de forma sincronizada y no sólo individualmente", dijo el coautor del estudio, Assaf Shapira, director del laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Medicina Regenerativa de la Universidad de Tel Aviv. Una impresora 3D construye un corazón con tejido humano.

Para que el corazón bombee la sangre de forma eficiente a través del cuerpo, sus células deben latir al unísono, algo que el corazón impreso en 3D aún no ha conseguido: "Ahora mismo estamos trabajando en la maduración del tejido", dijo Shapira.

Según el profesor Dvir, el uso de células nativas del propio paciente es crucial para el éxito de la técnica de ingeniería de tejidos y órganos, ya que proporciona biocompatibilidad (no rechazo).

"La biocompatibilidad de los materiales de ingeniería es crucial para eliminar el riesgo de rechazo del implante, que compromete el éxito de estos tratamientos", dijo el profesor Dvir. "Idealmente, el biomaterial debe poseer las mismas propiedades bioquímicas, mecánicas y topográficas que los propios tejidos del paciente. En este caso, podemos informar sobre un enfoque simple impreso en 3D para los tejidos cardíacostejidos gruesos, vascularizados y perforables que coinciden completamente con las propiedades inmunológicas, celulares, bioquímicas y anatómicas del paciente".

Según The Washington Post, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades sitúan a las enfermedades del corazón como la principal causa de muerte en EE.UU. En 2019 se realizaron 864 trasplantes de corazón. Más de 3.800 personas están en lista de espera para un trasplante de corazón en el país, según datos recogidos por el Departamento de Salud y Servicios Humanos.Un trasplante essuele ser el último recurso para los pacientes en las fases finales de la insuficiencia cardíaca congestiva.

En Brasil, según la Asociación Brasileña de Trasplantes de Órganos - ABTO, los trasplantes de corazón ocupan el cuarto lugar en el ranking de necesidades de órganos, por detrás de la demanda de córnea, riñón e hígado. El año pasado se realizaron 353 trasplantes de corazón y se necesitaron 1661 trasplantes para acabar con la lista de espera del órgano.

Los investigadores planean ahora cultivar los corazones impresos en el laboratorio y "enseñarles a comportarse" como corazones, dice el profesor Dvir. Luego planean trasplantar el corazón impreso en 3D a modelos animales para estudios posteriores.

"Tenemos que seguir desarrollando el corazón impreso", concluye. "Las células tienen que formar una capacidad de bombeo; actualmente, pueden contraerse, pero necesitamos que trabajen juntas. Esperamos tener éxito y demostrar la eficacia y utilidad de nuestro método".

"Tal vez, dentro de diez años, haya impresoras de órganos en los mejores hospitales del mundo y estos procedimientos se realicen de forma rutinaria".

Pero "hay muchos problemas técnicos y obstáculos que hay que resolver", dijo a Mach por correo electrónico James Yoo, profesor del Instituto de Medicina Regenerativa de la Facultad de Medicina de Wake Forest, en Winston-Salem (Carolina del Norte).

Yoo dijo que no está claro si un corazón impreso de este tipo podría soportar el flujo sanguíneo bajo alta presión o si las estructuras impresas permanecerían estables después de la implantación en el cuerpo. Y expresó su preocupación sobre la viabilidad real del "complejo" proceso de manipulación celular utilizado para crear la biotinta, aunque calificó el primer corazón impreso como "un gran avance encampo de la bioimpresión".

Doris Taylor, directora de investigación en medicina regenerativa del Instituto del Corazón de Texas, en Houston, dijo a la misma fuente que los científicos israelíes habían "llegado donde nadie había llegado antes" en medicina regenerativa, pero no calificó el corazón impreso en 3D de gran avance.

"Un órgano bioartificial implantado con éxito en un ser humano será un avance médico importante", dijo en el correo electrónico. "Este es sin duda un paso que conducirá a un avance, pero todavía no estamos allí".