Las tasas de desarrollo posindustrial de la humanidad, es decir, la ciencia y la tecnología, son tan grandes que no podrían haber sido imaginadas hace 100 años. Lo que solía leerse solo en la ciencia ficción popular ahora ha aparecido en el mundo real.
El nivel de desarrollo de la medicina en el siglo XXI es más alto que nunca. Las enfermedades que se consideraban mortales en el pasado se tratan con éxito en la actualidad. Sin embargo, los problemas de oncología, SIDA y muchas otras enfermedades aún no se han resuelto. Afortunadamente, en un futuro próximo habrá una solución a estos problemas, uno de los cuales será el cultivo de órganos humanos.
Fundamentos de bioingeniería
La ciencia, utilizando la base informativa de la biología y utilizando métodos analíticos y sintéticos para resolver sus problemas, se originó no hace mucho tiempo. A diferencia de la ingeniería convencional, que utiliza las ciencias técnicas, principalmente matemáticas y física, para sus actividades, la bioingeniería va más allá y utiliza métodos innovadores en forma de biología molecular.
Una de las tareas principales de la nueva esfera científica y técnica es el cultivo de órganos artificiales en el laboratorio con el fin de su posterior trasplante en el cuerpo de un paciente cuyo órgano ha fallado debido a daño o deterioro. A partir de estructuras celulares tridimensionales, los científicos han podido avanzar en el estudio de la influencia de diversas enfermedades y virus en la actividad de los órganos humanos.
Desafortunadamente, hasta ahora estos no son órganos completos, sino solo orgánulos: rudimentos, una colección inacabada de células y tejidos que solo pueden usarse como muestras experimentales. Su rendimiento y viabilidad se prueban en animales de experimentación, principalmente en diferentes roedores.
Referencia histórica. Trasplantología
El crecimiento de la bioingeniería como ciencia estuvo precedido por un largo período de desarrollo de la biología y otras ciencias, cuyo propósito era estudiar el cuerpo humano. Ya a principios del siglo XX, el trasplante recibió un impulso para su desarrollo, cuya tarea era estudiar la posibilidad de trasplantar un órgano donado a otra persona. La creación de técnicas capaces de preservar los órganos de donantes durante algún tiempo, así como la disponibilidad de experiencia y planes detallados para el trasplante, permitió a los cirujanos de todo el mundo trasplantar con éxito órganos como el corazón, los pulmones y los riñones a finales de los años 60.
Por el momento, el principio del trasplante es más efectivo en caso de que el paciente esté en peligro mortal. El principal problema es la aguda escasez de donantes de órganos. Los pacientes puedenesperar su turno durante años, sin esperarlo. Además, existe un alto riesgo de que el órgano del donante trasplantado no arraigue en el cuerpo del receptor, ya que será considerado como un objeto extraño por el sistema inmunitario del paciente. En oposición a este fenómeno, se inventaron los inmunosupresores que, sin embargo, paralizan en lugar de curar: la inmunidad humana se está debilitando catastróficamente.
Las ventajas de la creación artificial sobre el trasplante
Una de las principales diferencias competitivas entre el método de cultivo de órganos y su trasplante de un donante es que en el laboratorio, los órganos se pueden producir sobre la base de tejidos y células del futuro receptor. Básicamente se utilizan células madre, que tienen la capacidad de diferenciarse en células de determinados tejidos. El científico puede controlar este proceso desde el exterior, lo que reduce significativamente el riesgo de un futuro rechazo del órgano por parte del sistema inmunitario humano.
Además, el método de cultivo de órganos artificiales puede producir un número ilimitado de ellos, satisfaciendo así las necesidades vitales de millones de personas. El principio de producción en masa reducirá significativamente el precio de los órganos, salvando millones de vidas y aumentando significativamente la supervivencia humana y retrasando la fecha de la muerte biológica.
Logros en bioingeniería
Hoy en día, los científicos pueden desarrollar los rudimentos de los órganos futuros: orgánulos en los que se prueban diversas enfermedades, virus e infecciones para rastrear el proceso.infecciones y desarrollar contramedidas. El éxito del funcionamiento de los orgánulos se comprueba trasplantándolos en el cuerpo de los animales: conejos, ratones.
También vale la pena señalar que la bioingeniería ha logrado cierto éxito en la creación de tejidos completos e incluso en el cultivo de órganos a partir de células madre que, lamentablemente, aún no se pueden trasplantar a una persona debido a su inoperabilidad. Sin embargo, por el momento, los científicos han aprendido cómo crear artificialmente cartílago, vasos sanguíneos y otros elementos de conexión.
Piel y huesos
No hace mucho tiempo, los científicos de la Universidad de Columbia lograron crear un fragmento óseo de estructura similar a la articulación de la mandíbula inferior que la conecta con la base del cráneo. El fragmento se obtuvo mediante el uso de células madre, como en el cultivo de órganos. Un poco más tarde, la compañía israelí Bonus BioGroup logró inventar un nuevo método para recrear un hueso humano, que se probó con éxito en un roedor: se trasplantó un hueso cultivado artificialmente en una de sus patas. En este caso, nuevamente, se usaron células madre, solo que se obtuvieron del tejido adiposo del paciente y posteriormente se colocaron en un marco óseo similar a un gel.
Desde la década de 2000, los médicos han estado utilizando hidrogeles especializados y métodos de regeneración natural de la piel dañada para tratar las quemaduras. Las modernas técnicas experimentales permiten curar quemaduras graves en pocos días. Los llamados sprays Skin Gununa mezcla especial con las células madre del paciente en la superficie dañada. También hay grandes avances en la creación de una piel de funcionamiento estable con vasos sanguíneos y linfáticos.
Organos en crecimiento a partir de células
Recientemente, científicos de Michigan lograron cultivar en el laboratorio parte del tejido muscular que, sin embargo, es la mitad de débil que el original. Del mismo modo, los científicos de Ohio crearon tejidos estomacales tridimensionales que podían producir todas las enzimas necesarias para la digestión.
Los científicos japoneses han hecho lo casi imposible: desarrollar un ojo humano en pleno funcionamiento. El problema con el trasplante es que aún no es posible conectar el nervio óptico del ojo al cerebro. En Texas, también fue posible cultivar pulmones artificialmente en un biorreactor, pero sin vasos sanguíneos, lo que arroja dudas sobre su rendimiento.
Perspectivas de desarrollo
No pasará mucho tiempo antes del momento en la historia en que a una persona se le pueda trasplantar la mayoría de los órganos y tejidos creados en condiciones artificiales. Ya, científicos de todo el mundo han desarrollado proyectos, muestras experimentales, algunas de las cuales no son inferiores a las originales. La piel, los dientes, los huesos y todos los órganos internos después de un tiempo pueden crearse en laboratorios y venderse a personas necesitadas.
Las nuevas tecnologías también están acelerando el desarrollo de la bioingeniería. La impresión 3D, que se ha generalizado en muchas áreas de la vida humana, será útil encomo parte del crecimiento de nuevos órganos. Las bioimpresoras 3D se han utilizado de forma experimental desde 2006 y, en el futuro, podrán crear modelos 3D viables de órganos biológicos mediante la transferencia de cultivos celulares a una base biocompatible.
Conclusión general
La bioingeniería como ciencia, cuyo objetivo es el cultivo de tejidos y órganos para su posterior trasplante, nació no hace mucho tiempo. El ritmo vertiginoso al que está progresando está marcado por logros significativos que salvarán millones de vidas en el futuro.
Los huesos y órganos internos cultivados con células madre eliminarán la necesidad de donantes de órganos, que ya son escasos. Los científicos ya tienen muchos desarrollos, cuyos resultados aún no son muy productivos, pero tienen un gran potencial.
