La impresión 3D de tejidos y órganos está dando pasos de gigante. Se publica en Advanced Science la impresión en 3D de un corazón con ventrículos, aurículas y vasos sanguíneos a partir de tejido humano. En un futuro está técnica permitirá los trasplantes personalizados, sin rechazo, impresos en 3D célula a célula. Más aún, la imagen por tomografía del corazón del paciente permitirá la reconstrucción precisa de un nuevo órgano idéntico al suyo. Por supuesto, aún estamos muy lejos de imprimir un corazón del tamaño de un adulto (solo se ha impreso un corazón del tamaño del de un conejo); tampoco se ha conseguido que dicho corazón sea funcional (aunque sus células individuales palpitan, el corazón no late ni se contrae para bombear sangre).

Quizás la primera aplicación de esta técnica sea el desarrollo de parches cardíacos vascularizados para sustituir tejido dañado por un infarto de miocardio. La técnica se inicia con biopsia para extraer tejido adiposo omental del abdomen del paciente. Luego se separan las células y la matriz extracelular de este tejido. Las células se reprograman mediante ingeniería genética para convertirse en células madre pluripotentes inducidas (iPSC), que luego se diferencian en células cardíacas (cardiomiocitos y células endoteliales). La matriz extracelular se procesa en un hidrogel, como medio para la bioimpresión 3D. Se desarrollan biotintas con las células, para la impresión de tejido cardíaco y vasos sanguíneos. La impresión 3D propiamente dicha del órgano se realiza de tal forma que imita la morfología del corazón, incluyendo las cavidades y los vasos sanguíneos. Todo un hito, aunque aún queda mucho para que sean funcionales y se puedan transplantar in vivo.

Qué se podrá lograr en 2030, o en 2050. Parece difícil no soñar con un futuro en el que nuestros órganos se puedan imprimir en 3D para transplantes personalizados. El artículo es Nadav Noor, Assaf Shapira, …, Tal Dvir, «3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts,» Advanced Science (15 Apr 2019), doi: 10.1002/advs.201900344. Más información en Lourdes Baeza, «Científicos israelíes imprimen en 3D un corazón hecho con tejido humano», Ciencia, El País, 15 Abr 2019.

La clave del nuevo logro es la impresión 3D de la estructura vascular (los vasos sanguíneos) del corazón a partir de un modelo tridimensional; que en un futuro se obtendrá usando tomografía a partir de un TAC del órgano del paciente. También se podría usar un rediseño de estos vasos mediante un software de diseño asistido por computadora (CAD); así se podrá optimizar la difusión de oxígeno a través de los nuevos vasos sanguíneos. 

La impresión en un hidrogel generado a partir de células del paciente permite el desarrollo de parches cardíacos. Pero la impresión de un órgano 3D de gran tamaño requiere una técnica de impresión 3D diferente, que de lugar a un tejido capaz de sostener el peso del órgano. Se ha desarrollado un material de soporte compuesto por micropartículas de alginato en medio de crecimiento celular con un suplemento de goma de xantano. Gracias a este nuevo medio de impresión se han obtenido estructuras gruesas con detalles precisos y de alta resolución. Así se han podido imprimir vasos sanguíneos en el interior de tejidos gruesos.

Los corazones vascularizados que se han impreso en 3D tienen una altura de 20 mm y un diámetro de 14 mm. Para que se viera mejor el prototipo final, se ha coloreado la biotinta con esferas de poliestireno de 1 µm de color azul para los vasos sanguíneos y de color rojo para el tejido cardíaco. Se ha logrado perfundir los corazones impresos, mostrando su estabilidad y robustez mecánicas. Pero por ahora no se ha logrado proporcionar al tejido un suministro constante de oxígeno y nutrientes, así como señales bioquímicas, fisiológicas y electromecánicas que permitan su función biológica. Aún estamos lejos de la generación de un órgano funcional y mecánicamente estable que pueda ser adecuado para aplicaciones clínicas.