En cinco años será posible trasplantar un trozo de corazón artificial

Investigadores del Cima (Centro de Investigación Aplicada) Universidad de Navarra han desarrollado un sistema que, por primera vez, es capaz de predecir el comportamiento del tejido cardíaco fabricado en un laboratorio. Se trata de una novedosa herramienta que permite modelar, simular y visualizar por ordenador la evolución y funcionalidad del tejido cardíaco biofabricado. Este estudio supone un avance en la construcción de modelos computacionales que permitan acelerar la fabricación en el laboratorio de un miocardio humano, es decir, del tejido muscular del corazón que permite que las cámaras del órgano se contraigan y se relajen para bombear sangre al cuerpo.

Manuel Mazo, investigador del Programa de Medicina Regenerativa del Cima y autor principal del trabajo, estima que trasplantar un trozo de corazón artificial en una persona será posible en cinco o siete años, aunque para un corazón entero todavía habrá que esperar 10 o 15 años. “Cuando fabricas algo mecánico sabes lo que va a salir, si quiero fabricar un tornillo sé que va a salir un tornillo, sin embargo, cuando quiero fabricar algo vivo, yo puedo poner unas especificaciones de diseño sobre cómo voy a fabricar el tejido biológico, pero luego este va a tener un comportamiento que va a dar lugar a un fenómeno u otro”. 

Así, cuando los investigadores intentaron construir un tejido cardiaco, fueron incapaces de predecir qué era lo que iba a salir. El motivo son las complejas interacciones entre la estructura, el material o las células. Definirlas para poder saber el resultado final requeriría un esfuerzo enorme tanto económico como temporal. Por ello, decidieron intentar predecir esto con herramientas computacionales. “Estamos intentando avanzar hacia el diseño de un modelo por ordenador que nos diga cómo va a ser el tejido que fabriquemos si cambiamos la arquitectura del tejido, o como se va a comportar dicho tejido si ponemos determinadas células”, explica Mazo. 

Para diseñar esta novedosa herramienta los investigadores generaron minitejidos cardíacos humanos con diferentes características a través de la impresión 3D, la tecnología de célula madre y el biomaterial de la fibrina, que forma los coágulos de la sangre. “Nuestro trabajo establece el camino para avanzar en el desarrollo de herramientas hechas por ordenador o para predecir la evolución del tejido cardíaco biofabricado tras su generación, trazando la ruta hacia una fabricación de tejidos más precisa y biomimética”, señala el investigador. 

Actualmente están intentado darle más complejidad a este sistema añadiendo muchas más variables, tipos de células, arquitecturas todavía más complejas… 

Paralelamente están trabajando codo con codo con otros investigadores en el proyecto europeo Brave, liderado desde la Universidad de Navarra, que analiza cómo es el tejido cardiaco real en profundidad, para saber qué se puede fabricar. “Si se unen estas dos vertientes, es decir, qué es lo que tenemos que fabricar con cómo tenemos que fabricarlo para que salga lo que queremos, lo que esperamos es que podamos fabricar un tejido cardiaco humano que funcione de la forma más parecida posible al de un corazón sano”.

Su utilidad

El infarto de miocardio es la primera causa de muerte en todo el mundo, se estima que la supervivencia después de un infarto es del 50% en cinco años. Esto ocurre porque una parte del corazón se muere y este órgano no se puede regenerar. “Nosotros podemos solucionar ese problema que tiene el corazón de no poder regenerarse poniendo el trozo del órgano que falta”.

Pero ¿se podría usar esta táctica para regenerar todo el corazón? Mazo señala que cuando pegas dos trozos de papel y estiras de los lados se van a romper por donde los has pegado, por lo que “ensamblar algo por partes tiene ese riesgo. El corazón al final es como un globo, se hincha y se deshincha constantemente”. Por ello, relata que esa aproximación para otro órgano como un hígado o un páncreas, que no está sometido a un estrés mecánico, podría ser tangible.

Los obstáculos

La fabricación de partes de órganos y de órganos completos mezclando el tejido artificial con el biológico tiene obstáculos de todo tipo. Por un lado, técnicos; un corazón humano es relativamente grande y muy complejo estructuralmente. “Es algo en lo que no puedes fallar, si yo intento construir un trozo de piel y no funciona pues, mala suerte, pero si no funciona el corazón la persona se muere”. También económicos porque, a día de hoy, con la tecnología disponible de célula madre sería muy caro. “Estamos intentando desarrollar métodos que sean mucho más económicos para no convertir todo esto en algo a lo que puedan acceder solo ricos y que esté disponible para todo el mundo en un futuro”, añade Mazo. A estos inconvenientes hay que sumarle los factores psicológicos, ya que es posible que alguien en un futuro tenga reticencias a ponerse algo biológico, pero a la vez artificial, y de tipo administrativo, porque entran en juego componentes artificiales, biológicos, un trasplante de un órgano muy complicado…

La medicina regenerativa trata de esquivar todos estos obstáculos para avanzar en la fabricación de tejido cardíaco humano, comprender qué origina daño al corazón y desarrollar fármacos y nuevas terapias más precisas para su tratamiento. 

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