En tan sólo tres años, los pacientes que esperan un trasplante de hígado podrían recibir un trozo de tejido hepático impreso en 3D, del tamaño de un dólar, que podría alargarles la vida.
La empresa de bioimpresión Organovo, con sede en San Diego, ya ha demostrado que sus parches de tejido hepático impresos en 3D siguen funcionando cuando se implantan en ratones. El siguiente paso: los seres humanos.
La empresa, de 10 años de antigüedad, ha desarrollado un proceso de bioimpresión que puede adaptarse para producir tejidos en diversos formatos, incluido el tejido hepático humano a microescala y, más recientemente, el tejido renal.
El tejido impreso en 3D de Organovo se ha utilizado para acelerar el proceso preclínico de prueba y descubrimiento de fármacos. Las pruebas y el desarrollo tradicionales utilizan animales o una pequeña muestra de células humanas colocadas en una placa de Petri, pueden costar una media de 1.200 millones de dólares y tardar una docena de años. El coste es elevado, en parte, porque el 90% de los fármacos no superan los ensayos clínicos en animales y humanos, por lo que los investigadores deben volver al proverbial tablero de dibujo una y otra vez hasta tener éxito.
La tecnología de bioimpresión, que vio por primera vez su uso comercial a finales de 2014, crea el tejido con múltiples tipos de células para imitar mejor los órganos vivos.
«Cuando se toman células de hígado y se colocan en una placa de Petri, estas nunca tienen todos los aspectos de la biología normal del hígado humano porque se sacan de su contexto normal y se colocan en esa placa… y las células del hígado son mucho más infelices que la mayoría de las células en ese entorno», dijo el director general de Organovo, Keith Murphy.
El principal escollo en la creación de tejido sigue siendo la fabricación del sistema vascular necesario para proporcionarle oxígeno y nutrientes para mantener la vida. Las células vivas pueden morir literalmente antes de que el tejido salga de la mesa de la impresora.
Puede adaptarse para producir tejidos en diversos formatos, incluidos estos tejidos de hígado humano a microescala contenidos en placas de cultivo de tejidos estándar de varios pocillos para pruebas de medicamentos.
Los tejidos humanos de hígado y riñón bioimpresos en 3D por ExVive de Organovo se anuncian como un gran avance para la seguridad y el desarrollo de fármacos.
La tecnología de bioimpresión crea el tejido y una red separada de capilares sanguíneos que pueden imitar el transporte de la sangre que da vida. Los vasos están formados por tres tipos de células diferentes apiladas a unas 20 capas de profundidad o a unas 500 micras de grosor. Primero hay una capa de fibroblastos humanos, luego una capa de 250 micras de células musculares lisas vasculares humanas y, por último, una fina capa de células endoteliales vasculares humanas.
Para tener una idea de lo fina que es la vasculatura impresa, considere que una hoja de papel de impresora tiene 100 micras de grosor. Así pues, el tejido que ha impreso Organovo tiene el grosor de cinco hojas de papel apiladas una encima de otra.
El tejido impreso en 3D de Organovo ya lo utilizan 11 de las 25 principales empresas farmacéuticas del mundo, como Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. y Astellas Pharma Inc. con sede en Japón.
Tanto Merck como Astellas publicaron este mes en la Conferencia de la Sociedad de Toxicología datos que demuestran que el tejido impreso en 3D es superior a los métodos tradicionales de prueba de medicamentos.
La tecnología de la empresa está siendo adoptada por pequeñas empresas farmacéuticas respaldadas por capital de riesgo, que suelen trabajar en uno o dos proyectos de desarrollo de medicamentos a la vez.
Más recientemente, la tecnología también ha demostrado el potencial de «imprimir» tejidos terapéuticos más grandes utilizados en la medicina de trasplantes.
«Ahora estamos trabajando para realizar ensayos clínicos con parches de hígado para transferirlos directamente a los pacientes», dijo Murphy. «Todavía es pronto en este frente; no es un órgano completo, al que sí creemos que podemos llegar a más largo plazo.
«Lo que dijimos es cómo podemos ayudar al mayor número de personas en el menor tiempo posible. Como somos capaces de fabricar este tejido hepático en una placa, dijimos: vamos a fabricar algo con la misma tecnología, pero lo más grande posible para colocarlo en los pacientes».
Lo que Organovo ha fabricado es un «parche» de hígado del tamaño y el grosor de un billete de un dólar que puede implantarse en pacientes que esperan un trasplante de hígado.
«Lo que puede hacer es básicamente tomar a estos pacientes… y llevarlos durante uno o dos años para darles una mejor función hepática y permitirles un puente hacia un trasplante», dijo Murphy. «Así los mantiene fuera del hospital mientras esperan un trasplante.
«Tenemos ensayos activos en animales y nuestro objetivo es tenerlo en pacientes tan pronto como el año 2020», añadió.
En ratones, se ha demostrado que los parches de tejido hepático comienzan a circular por la sangre ya siete días después del trasplante y durante al menos 28 días tras la implantación.
Los trasplantes de parches hepáticos terapéuticos se utilizarán probablemente primero en pacientes con insuficiencia hepática aguda y crónica y en pacientes pediátricos, donde la necesidad es más crítica. Organovo tiene previsto presentar una solicitud de «nuevo fármaco en investigación» a la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. para su tejido hepático terapéutico.
La oportunidad total de mercado para los trasplantes hepáticos terapéuticos supera los 3.000 millones de dólares en EE.UU., según Organovo.
Organovo no es el único centro de investigación que trabaja en la impresión de tejido humano para implantes y pruebas de fármacos.
El año pasado, la Universidad de San Diego publicó un informe en el que mostraba que había conseguido imprimir tanto tejido hepático como un sistema vascular.
El hígado desempeña un papel fundamental en el modo en que el organismo metaboliza los fármacos y produce proteínas clave, por lo que cada vez se desarrollan más modelos de hígado impresos en el laboratorio como plataformas para la detección de fármacos.
MaRS Innovations colaboró con la Universidad de Toronto para crear la bioimpresora PrintAlive, que reproduce las células de la piel empujando el tejido impreso a través de varios canales para crear una fina película de tejido.
Otras empresas han conseguido imprimir piel utilizando las propias células de un paciente para realizar injertos. Por ejemplo, MaRS Innovations creó la bioimpresora PrintAlive en colaboración con la Oficina de Innovaciones y Asociaciones (IPO) de la Universidad de Toronto para crear una máquina que imprime piel que sale rodando de una mini cinta transportadora.
Y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología de la Universidad de Harvard ha creado una impresora 3D que puede colocar cuatro tipos diferentes de células al mismo tiempo. El avance de esa investigación ha sido la capacidad de crear vasos sanguíneos que pueden alimentar tejidos vivos.