TÉCNICAS DEL FUTURO: UNA VISTA GENERAL EN EL AMPLIO PANORAMA DE LA INGENIERÍA DE TEJIDOS

Por: Hilary Karina Vega Carty
Octubre 22, 2020

¿Qué es la Ingeniería de Tejidos? ¿Para qué sirve? ¿Cuáles son sus aplicaciones? ¿Es lo mismo que Medicina Regenerativa? ¿Cómo está avanzando el país con respecto a esta tecnología? ¿Hay mucho por estudiar? Para esclarecer estos y otros puntos, entrevistamos a Luz Pérez Tulich, quien nos ofreció una vasta perspectiva al respecto.

Últimamente, la comunidad médica y científica ha cobrado gran interés por el avance experimentado de la medicina regenerativa, la ingeniería de tejidos y el uso de terapias celulares como técnicas auxiliares para reemplazar y/o devolver la funcionalidad a tejidos dañados, por lo cual, la REVISTA SCIENTIA con la finalidad de mantener informada a toda su comunidad, entabló conversación con Luz Narciza Pérez Tulich, bióloga egresada de la Universidad Nacional de San Agustín. 

Ella, incentivada por su afán de divulgar ciencia, aceptó concedernos un periodo breve de su tiempo y proporcionar sus conocimientos para difundir y promocionar el desarrollo de nuevas técnicas in vitro ya sea mediante la bioingeniería, biodiseño o ingeniería tisular; y así continuar con la ardua búsqueda de un tratamiento alternativo para la gran gama de padecimientos degenerativos.

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Foto: Luz Pérez Tulich. Fuente: Archivo personal

Buenas noches. Es un placer contar con usted el día de hoy. Para empezar con esta entrevista le comento que no todos estamos asociados a la terminología aquí empleada. Dígame, ¿qué es ingeniería de tejidos? ¿Es lo mismo referirse a ingeniería de tejidos que a medicina regenerativa?

Hilary, un gusto. Empecemos. La ingeniería de tejidos es todo un campo multidisciplinario que va a abarcar distintos conocimientos, tales como, conocimientos de ingeniería en el diseño del tejido o los de biología que son útiles para entender el comportamiento celular dentro de los diversos cultivos celulares e inclusive para tener conocimientos previos de cómo interactúan con su entorno y se organizan en los diversos tejidos y/u organismos. En sí, hablar de ingeniería de tejidos es un mundo. Ahora, si bien en la actualidad tanto el término de ingeniería de tejidos como medicina regenerativa son usados ampliamente como sinónimos, en sí, la ingeniería de tejidos es una rama que está incluida en la medicina regenerativa, disciplina que tiene como objetivo la reposición, protección o regeneración de células, tejidos u órganos dañados.

¿Existe gran diversidad de macroalgas en nuestro país? ¿Cuál es la distribución geográfica de estas comunidades?

En mi último trabajo publicado en conjunto con un colega experto en la materia, se registraron alrededor de 260 especies de macroalgas a nivel del litoral peruano. A simple vista puede parecer un número bastante significativo, sin embargo, este es mucho más bajo que el alcanzado en Chile, que reporta alrededor de 600 especies. Ahora bien, atribuimos estas diferencias a posibles discrepancias en los estudios taxonómicos y de diversidad realizados en nuestro país, en donde queda claro que en el Perú existen aún muchas macroalgas por descubrir.

Las macroalgas se encuentran en toda la costa del Perú, especialmente en ambientes rocosos. La costa centro y sur está caracterizada por la presencia de bosques de macroalgas pardas, mientras que la costa norte, con aguas más tropicales, presentan macroalgas de menor tamaño, pero con una diversidad probablemente más alta de lo que se tiene registrada.

¿Cómo funciona esta técnica y cuál es su finalidad?

Para empezar la ingeniería de tejidos no es sólo una técnica sino un conjunto de técnicas que buscan en la práctica combinar andamios, células y moléculas biológicamente activas para crear tejidos funcionales. Te explico más a detalle, para empezar a integrar la terapia celular o un injerto a la técnica se necesita una cantidad de conocimientos específicos tanto para recolectar tejidos como para procesarlos o aislarlos, de igual manera se usa este mismo principio en el caso de las células. Al concluir esta parte, se realizan diferentes pruebas para saber si el injerto es compartible o no. Cada proceso es fundamental para la investigación y no se puede dejar nada de lado. Además, es preciso tener en cuenta el uso de otras herramientas, como por ejemplo la realización de un cultivo celular mediante un biorreactor, el cual, es un dispositivo que se asimila a un tanque que permite el crecimiento celular dependiendo de determinados parámetros que el investigador desee. Estudiar el metabolismo, la comunicación de las células y su integración para que se pueda imitar el funcionamiento del órgano de tejidos fuera del cuerpo es el primer paso que se debe de lograr.

¿Cómo encaja la ingeniería de tejidos en la medicina actual?

Sin duda a nivel clínico esta técnica ha tenido, tiene y tendrá aún mucha importancia. Esto es debido a los resultados positivos que se han observado en el tratamiento de diversas enfermedades crónicas o degenerativas. Actualmente hay estudios que aseguran ver un cambio positivo en diversos daños en la mucosa intestinal gracias al uso constante de organoides, técnica también usada en la ingeniería de tejidos, o también la creación de tejido cutáneo en el caso de las quemaduras. Sin embargo, el desarrollo de estos métodos va a depender netamente de la cantidad y calidad de investigaciones que se realicen al respecto. Indudablemente, el campo de ingeniería de tejidos tiene aún mucho por explorar.

¿Qué tan viable es usar esta técnica en la medicina actual? ¿Qué factores determinan esta viabilidad?

En el Perú esta técnica aún no es muy utilizada. La parte de lo que es bioimpresión o para generalizar, la ingeniería de tejidos como tal, recién está empezando a desarrollarse en nuestro país. Como ya te había mencionado, el impacto generado por esta técnica dependerá solo de la calidad y cantidad de investigaciones que se realicen, además, de los fondos que se esté destinando para ello. En un futuro esta técnica es muy prometedora ya que, si logra su objetivo final, el cual es imitar órganos humanos fuera del cuerpo, nos va a permitir desistir o no necesitar de más donantes para el trasplante de órganos y/o tejidos. Es decir, que las personas ya no tendrían que esperar un lapso de tiempo indefinido para la obtención del órgano requerido por una donación. Se resolvería un gran problema. Ya que, siendo conscientes, sabemos que en la actualidad muchas personas mueren en la lista de espera. En el Perú recién se está iniciando las investigaciones, por ejemplo, en la universidad UTEC ya iniciamos este camino con el proceso de bioimpresión.

¿Cómo es el proceso de reconstrucción del tejido dañado en base a la ingeniería de tejidos?

El proceso es complejo y depende por una parte del tejido u órgano que se quiera trabajar. Por ejemplo, la técnica usada en lesiones de piel, que es la más probada para su uso en humanos, trata básicamente en la obtención de las células (fibroblasto) para combinarlas con una matriz que podría ser un hidrogel. La combinación de esta célula y la matriz se denominan biotinta y esta sería mi materia prima para llevarla a la bioimpresora 3D, que es muy similar a las impresoras de polímeros de plásticos. Al programar la máquina, se imprimirá el diseño o modelo seleccionado en el laboratorio, cabe mencionar que la bioimpresora 3D hace uso de “cartuchos” cargado de células, una especie de tinta biológica. Una vez que se imprima el tejido seleccionado, por ejemplo, la piel capa por capa, se puede hacer un examen microscópico para ver su estructura y realizar una comparación con la piel real, de esta manera veremos si existe similitudes entre ambas muestras. Si hacemos una búsqueda de evidencia científica, hoy en día ya podemos encontrar reportes que señalan trasplantes exitosos de diversos órganos creados mediante la bioimpresión, tales como porciones de tráquea o el trasplante en su totalidad de vejiga. De igual manera, es una práctica común el de realizar versiones en miniatura de órganos con el objetivo de ser utilizados para el screening de drogas; así en lugar de utilizar animales de experimentación se emplean estos órganos en miniatura para determinar el daño que provoca un fármaco al órgano blanco

¿Cuáles son los requisitos a cumplir para tener un órgano perfectamente funcional? ¿Realmente se consigue una funcionalidad del 100 %? En todo caso ¿Cuál sería el porcentaje de acoplamiento funcional del tejido en el paciente? Y ¿De qué depende esto?

En la actualidad, el reto más grande que tiene la ingeniería de tejidos es crear órganos funcionales para el cuerpo humano. Poder crear la parte del sistema vascular para poder elaborar el músculo cardiaco y que este logre latir, es sin duda una ardua tarea. Ardua pero no imposible. Actualmente existen reportes en los cuales numerosos laboratorios han logrado obtener, de modo in vitro, tejidos con las características propias de la musculatura cardiaca e incluso se ha podido reproducir la capacidad de latir; sin embargo, aún no hay reportes acerca de trasplantes de corazón impreso hecho mediante esta peculiar tecnología. Cabe resaltar que es importante realizar estudios de biocompatibilidad para que el material, sin importar su tipo, no reaccione con el sistema inmune del huésped. 

Te cuento, hace unos años se hizo un reporte bastante polémico acerca de un caso de trasplante de tráquea, este fue realizado negligentemente por un doctor, el cual además de los serios problemas éticos por no dar a conocer el origen del órgano obtenido por impresión, tuvo como consecuencia una reacción de forma negativa en el organismo de los diversos pacientes, es más, uno de ellos falleció a causa de este mal manejo. Por ello, creo firmemente que, antes de emplear dichos materiales en cada paciente, es importante realizar estudios de compatibilidad.

De igual modo, me gustaría mencionar que este procedimiento también es trascendental cuando se hace uso de biomateriales, como matrices provenientes de otros animales. Por ejemplo, ahora se está investigando mucho sobre la matriz descelularizada, que es básicamente una extracción que se le hace a un cadáver, de origen animal o humano, al cual le quitan todo el componente celular, quedándose solo con la matriz extracelular compuesta por colágeno, proteínas, citoquinas y/o factores de crecimiento. Esta técnica es muy utilizada en la realización de biotintas o hasta para inducir el crecimiento de células propias en dicha matriz, lo que llaman reconstrucción celular. En resumen, aún no hemos logrado obtener un tejido 100% funcional, pero estamos en camino y su adecuado acoplamiento no solo depende de la técnica a utilizar, sino, por el contrario, existen diversos factores como la compatibilidad.

La ingeniería de tejidos resolvería una gran problemática, evitaría la muerte de miles de pacientes que esperan pacientemente por un donante de órganos”.

Existen 3 formas teóricas de la obtención de un tejido mediante esta técnica, una basada en el uso únicamente de las células, otra basada en la inducción de la formación de un tejido mediante biomoléculas y por último la utilización de matrices ¿Cuáles son los beneficios de utilizar cada una de estas técnicas? ¿Cuál de ellas se utiliza en nuestro país?

En particular estoy relacionada con la última técnica de la obtención de tejidos mediante matrices que es básicamente lo que llamamos bioimpresion. Esta técnica como ya lo había explicado hace uso de polímeros de origen natural o sintético, los cuales se combinan con las células provenientes de la misma línea celular que el tejido que se quiera imprimir. En la actualidad, la UTEC es la única que tiene una bioimpresora con una bomba de presión en el Perú. Aunque esta técnica es reciente en el mercado, aún cuenta con algunas restricciones, entre ellas se puede mencionar las limitaciones referentes a los materiales con los que se va a trabajar, ya sea el caso de un biopolímero o biotinta, el tejido a utilizar o las características del biomaterial. Es necesario que cada una de estas partes cumpla con condiciones específicas. En el extranjero existen protocolos estandarizados sobre el manejo de las bioimpresiones. En el Perú este proceso aún se está iniciando.

¿Cómo se va desarrollando el Perú con respecto a las investigaciones en este campo? ¿Qué avances hay en la actualidad?

El proceso es complejo y depende por una parte del tejido u órgano que se quiera trabajar. Por ejemplo, la técnica usada en lesiones de piel, que es la más probada para su uso en humanos, trata básicamente en la obtención de las células (fibroblasto) para combinarlas con una matriz que podría ser un hidrogel. La combinación de esta célula y la matriz se denominan biotinta y esta sería mi materia prima para llevarla a la bioimpresora 3D, que es muy similar a las impresoras de polímeros de plásticos. Al programar la máquina, se imprimirá el diseño o modelo seleccionado en el laboratorio, cabe mencionar que la bioimpresora 3D hace uso de “cartuchos” cargado de células, una especie de tinta biológica. Una vez que se imprima el tejido seleccionado, por ejemplo, la piel capa por capa, se puede hacer un examen microscópico para ver su estructura y realizar una comparación con la piel real, de esta manera veremos si existe similitudes entre ambas muestras. Si hacemos una búsqueda de evidencia científica, hoy en día ya podemos encontrar reportes que señalan trasplantes exitosos de diversos órganos creados mediante la bioimpresión, tales como porciones de tráquea o el trasplante en su totalidad de vejiga. De igual manera, es una práctica común el de realizar versiones en miniatura de órganos con el objetivo de ser utilizados para el screening de drogas; así en lugar de utilizar animales de experimentación se emplean estos órganos en miniatura para determinar el daño que provoca un fármaco al órgano blanco

¿Cuáles son los requisitos a cumplir para tener un órgano perfectamente funcional? ¿Realmente se consigue una funcionalidad del 100 %? En todo caso ¿Cuál sería el porcentaje de acoplamiento funcional del tejido en el paciente? Y ¿De qué depende esto?

En la actualidad, el reto más grande que tiene la ingeniería de tejidos es crear órganos funcionales para el cuerpo humano. Poder crear la parte del sistema vascular para poder elaborar el músculo cardiaco y que este logre latir, es sin duda una ardua tarea. Ardua pero no imposible. Actualmente existen reportes en los cuales numerosos laboratorios han logrado obtener, de modo in vitro, tejidos con las características propias de la musculatura cardiaca e incluso se ha podido reproducir la capacidad de latir; sin embargo, aún no hay reportes acerca de trasplantes de corazón impreso hecho mediante esta peculiar tecnología. Cabe resaltar que es importante realizar estudios de biocompatibilidad para que el material, sin importar su tipo, no reaccione con el sistema inmune del huésped. 

Te cuento, hace unos años se hizo un reporte bastante polémico acerca de un caso de trasplante de tráquea, este fue realizado negligentemente por un doctor, el cual además de los serios problemas éticos por no dar a conocer el origen del órgano obtenido por impresión, tuvo como consecuencia una reacción de forma negativa en el organismo de los diversos pacientes, es más, uno de ellos falleció a causa de este mal manejo. Por ello, creo firmemente que, antes de emplear dichos materiales en cada paciente, es importante realizar estudios de compatibilidad.

De igual modo, me gustaría mencionar que este procedimiento también es trascendental cuando se hace uso de biomateriales, como matrices provenientes de otros animales. Por ejemplo, ahora se está investigando mucho sobre la matriz descelularizada, que es básicamente una extracción que se le hace a un cadáver, de origen animal o humano, al cual le quitan todo el componente celular, quedándose solo con la matriz extracelular compuesta por colágeno, proteínas, citoquinas y/o factores de crecimiento. Esta técnica es muy utilizada en la realización de biotintas o hasta para inducir el crecimiento de células propias en dicha matriz, lo que llaman reconstrucción celular. En resumen, aún no hemos logrado obtener un tejido 100% funcional, pero estamos en camino y su adecuado acoplamiento no solo depende de la técnica a utilizar, sino, por el contrario, existen diversos factores como la compatibilidad.

“Aún no hemos logrado obtener un tejido 100% funcional, pero estamos en camino. Todo avance suma.

¿Es factible realizar investigaciones o proyectos acerca de ingeniería de tejidos en nuestro país?

En el Perú, el CONCYTEC es la institución que está dando las primeras gestiones en apoyo a los trabajos relacionados a ingeniería de tejidos y/o medicina regenerativa como tal, pero es un poco difícil, sobre todo en estos temas donde no hay un régimen establecido o una legislación que avale cada investigación. Tengo fe que poco a poco esto cambiará y habrán más estudios. La UTEC también se suma a este hecho. Por ahora, cuantiosos estudiantes participan, apoyan y aprenden en distintos proyectos relacionados a ingeniería de tejidos, básicamente, en el campo de la bioimpresión.

¿Qué grandes retos se vienen en el uso de esta técnica?

Desde mi punto de vista, la obtención de una adecuada funcionalidad del órgano trasplantado sería el mayor reto que tiene la ingeniería de tejidos. En este contexto, el Perú va avanzando con pasos lentos pero firmes. Por ahora, en la UTEC trabajamos en la realización de tejidos de origen epitelial. Ya tenemos algunos progresos y estamos seguros que obtendremos grandes resultados.

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