Todas las células de nuestro cuerpo tienen el mismo ADN, heredado de nuestros progenitores. Y, sin embargo, no son todas iguales. ¿Por qué las células del corazón son diferentes a las de los pulmones? ¿Cómo saben la función que tienen que desempeñar?
La ciencia nace a partir de preguntas sin resolver y éstas son algunas de las que se plantearon los científicos que pusieron en marcha los primeros laboratorios de ingeniería de tejidos. Y pronto encontraron las respuestas.
El origen de cada uno de nosotros resulta de dos células, provenientes de nuestro padre y nuestra madre. Estas células, al unirse y dividirse, dan lugar a las células madre que, a su vez, pueden generar un ser humano al completo. Ese ser humano está formado por células diferentes, con funciones distintas, agrupadas en tejidos, que a su vez forman los órganos.
¿Qué es lo que ocurre en el desarrollo embrionario para que se formen diferentes órganos a partir de células genéticamente idénticas? Pues que a medida que las células se dividen y diferencian, se producen señales que hacen que no todas las células expresen todos los genes. Así, las células del corazón, aunque tienen el mismo ADN que las de los pulmones, expresan unos genes que le dicen que tiene que contraerse y latir, y tienen silenciados los que hacen que las células pulmonares puedan absorber oxígeno.
Reparar corazones rotos
Con toda esta información sobre la mesa, en 2006 el profesor Shinya Yamanaka, Premio Nobel de Medicina, se planteó lo siguiente: si una célula madre, recibiendo señales externas, es capaz de diferenciarse a una célula adulta, ¿se puede invertir el proceso? ¿Coger una célula adulta, añadirle señales y convertirla en célula madre? Lo intentó y la respuesta fue sí: existen células madre “maestras” a partir de las cuales podemos obtener células de cualquier tejido.
Por otro lado, nuestro cuerpo está constantemente sometido a daños y necesita repararse. Hay órganos capaces de hacerlo, como la piel y los huesos. En cambio, hay otros con funciones tan avanzadas y complejas que sus células especializadas han perdido la capacidad de dividirse y regenerarse tras un daño. Un ejemplo representativo sería el corazón.
Actualmente, las patologías cardíacas son la principal causa de muerte en el mundo. Todos conocemos a alguien que ha sufrido un infarto. Lo que ocurre en un infarto es que las células de una zona del corazón mueren, no pueden hacer su función y el corazón no es capaz de recuperar esa zona dañada.
¿El tratamiento actual? El trasplante. Pero ni siquiera en España, que es referente mundial en el ámbito de trasplantes de órganos, hay suficientes corazones para cubrir la demanda. Además, el paciente recibe una medicación de por vida para evitar que el corazón trasplantado sea rechazado por el sistema inmune.
La buena noticia es que, gracias al descubrimiento del profesor Yamanaka, podemos obtener células de corazón en el laboratorio. Además, si las células de partida se obtienen del propio paciente que sufre la afección cardiaca (de su piel, por ejemplo) se evita el problema del rechazo.
No basta con células: necesitamos andamios
A finales del siglo XX, se empezaron a plantear estrategias que consistían en rellenar de células cardiacas las zonas del corazón que las han perdido por un infarto. Pero el corazón es un órgano demasiado complejo y no se puede reconstruir solo con células: son igualmente importantes la estructura y el andamio donde se encuentran situadas.
Este andamio se denomina “matriz extracelular” y, además de aportar estructura, también tiene otras funciones fundamentales como proporcionar las propiedades mecánicas necesarias de rigidez, elasticidad y dureza. Esto es lo que hace que los huesos sean duros y puedan cumplir con la función de un hueso, que el corazón sea más elástico y permita a las células latir, etc.
En el caso del corazón no solo son importantes las características de esta matriz, sino también cómo está organizada en el espacio, lo que aumenta su complejidad.
En los últimos veinte años se han venido desarrollando materiales que puedan imitar a la matriz extracelular, denominados “biomateriales”. También se trabaja en la tecnología de la impresión 3D. Si con una impresora 3D podemos fabricar casi cualquier objeto en nuestras casas, ¿por qué no intentarlo con un órgano?
Las bioimpresoras 3D, además de la fabricación de órganos para trasplantes, suponen un gran avance para la medicina personalizada. Si se consigue un corazón con las propias células de un paciente se podrían probar tratamientos o combinaciones de medicamentos sobre el órgano antes de administrarlos al paciente. Parece ciencia ficción, pero ya está llegando a los laboratorios.
_Este artículo fue finalista en la II edición del certamen de divulgación joven organizado por la Fundación Lilly y The Conversation España.
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María Pérez Araluce, Investigador predoctoral en el Programa de Medicina Regenerativa del CIMA, Universidad de Navarra
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
