Parece algo inherente a la naturaleza del ser humano el buscar formas de sustituir los órganos que han perdido su función. De hecho, la primera prótesis de miembro superior que se conoce perteneció a una momia egipcia y tiene unos 4000 años de antigüedad. Desde entonces, la búsqueda y los avances no han cesado.
¿Qué es un órgano artificial?
Hoy por hoy no hay consenso sobre qué es exactamente un órgano artificial. ¿Deberíamos considerar solamente aquellos que sustituyen completamente la función del órgano original, se implantan en el interior del cuerpo y no necesitan ningún tipo de mantenimiento externo? ¿O podemos llamar así a cualquier dispositivo que ayuda a que el cuerpo humano funcione mejor, independientemente de sus características?
Si nos centramos en la primera definición podría parecer que la ciencia prácticamente no ha avanzado, y que en caso de fracaso orgánico la única solución es el trasplante de un órgano procedente de otro ser humano. Sin embargo, la realidad es que las posibilidades hoy en día son casi inabarcables, y el futuro próximo viene cargado de novedades.
Veamos algunos ejemplos.
El filtrado renal: una historia de éxito
Puede que la diálisis, ya sea hemodiálisis o diálisis peritoneal, sea el ejemplo paradigmático de la sustitución de la función de un órgano de forma exitosa sin tener que recurrir a un trasplante. Aun así, sus desventajas son numerosas, y ante la escasez de donantes no faltan las iniciativas que continúan buscando una solución mejor.
Un ejemplo es KidneyX, que nació de la cooperación entre el Departamento de Salud y Servicios Humanos y la Sociedad Estadounidense de Nefrología y que, entre otras actividades, entrega el premio KidneyX Artificial Kidney Prize. Algunos de los proyectos galardonados en el año 2021 se centran en la creación de riñones bioartificiales, dispositivos de pequeño tamaño que incluyen un biofiltro y un biorreactor que replica la función de regulación del balance electrolítico. Algunos de esos riñones bioartificiales no precisarían que el paciente tomase anticoagulantes (uno de los principales hándicaps de los hemofiltros es la formación de coágulos) ni inmunosupresores. Se están desarrollando tanto modelos transportables como implantables.
El sistema cardiorrespiratorio: un futuro prometedor
Aunque no se trate de órganos completos, los marcapasos cardíacos estimulan la despolarización cardíaca sustituyendo al seno sinoauricular, y las válvulas cardíacas metálicas reemplazan a las del corazón.
Los dispositivos de asistencia ventricular se diseñaron en un primer momento para mantener la perfusión tisular en situaciones de emergencia vital, como por ejemplo un shock cardiogénico. Después su uso se ha ido extendiendo como «puente al trasplante» y como «puente a la recuperación» tras un episodio cardíaco grave. Sin embargo, en los últimos años algunas modalidades se consideran ya «terapia de destino», y algunos pacientes han sobrevivido durante más de un año llevando una vida casi normal.
Desde la pandemia de COVID-19 hemos oído hablar cada vez más del ECMO (membrana de oxigenación extracorpórea, por sus siglas en inglés), un dispositivo extracorpóreo que se compone de varias cánulas y una membrana a través de la cual se realiza el intercambio gaseoso. Existen varias modalidades:
- Veno-venoso: solamente provee soporte respiratorio.
- Veno-arterial: da soporte cardiorrespiratorio.
- Dispositivos que incluyen una bomba centrífuga que proporciona flujo sanguíneo.
El aparato locomotor: el camino hacia el humano biónico
La última tecnología disponible para recuperar la función de un miembro tras su amputación es la reinervación muscular dirigida. Esta consiste en que los grupos musculares que han perdido su función debido a la amputación son denervados y reinervados con nervios residuales del propio miembro, para que amplifiquen la señal eléctrica. Dicha señal se transmite a la piel y a la prótesis biónica, que en función de qué señal le llegue hará una u otra función. Por ejemplo, se puede lograr que al transferir el nervio mediano al músculo pectoral, se cierre la mano de la prótesis. Los mismos nervios pueden proporcionar también sentido del tacto.
Otras experiencias
- Piel: cultivos de queratinocitos propios para injertos de piel en grandes quemados. A pesar de haberse iniciado hace más de 20 años, la evidencia de que sean mejores que los injertos clásicos sigue siendo escasa.
- Aparato genital: prótesis de pene, para la disfunción eréctil.
- Oído: implante coclear.
- Neoórganos, como la vejiga o el esófago, ambos a partir de intestino del mismo paciente.
- Neuroestimuladores, para la enfermedad de Parkinson o la epilepsia.
- Bombas de insulina, para diabéticos.
Órganos completamente artificiales. ¿Realidad o mito?
La ingeniería de tejidos es una especialidad compleja que engloba técnicas como la terapia génica, la descelularización de órganos donados, transfusiones, trasplantes, impresión 3D, etc. Durante años se han perfeccionado los cultivos celulares in vitro, que recrean ciertos ambientes muy útiles para el desarrollo de fármacos.
En los últimos tiempos se empiezan a replicar pequeños órganos en los laboratorios, usando cultivos en los cuales crecen diferentes líneas celulares a partir de células madre. Estas células establecen relaciones entre ellas y favorecen la reproducción de nuevas estirpes celulares, hasta crear un órgano con una función.
Un ejemplo son los órganos-en-chips (organs-on-chips, OoC), que en nada se parecen físicamente a los órganos cuya función intentan emular. Los investigadores han conseguido conectar varios órganos distintos entre ellos, creando circuitos que funcionan como si se tratase de un cuerpo casi completo.
Una tecnología diferente es la que usa «andamios» 3D, en los cuales se cultivan después varias estirpes celulares que van degradando el polímero y sustituyéndolo por tejido biológico con la forma del órgano original. La consistencia de estos órganos es demasiado blanda, y algunas líneas de investigación someten estos órganos a cambios de temperatura, flujos de aire y líquidos, etc., para que desarrollen nuevas células y tejidos que aumenten su resistencia y puedan sobrevivir en un cuerpo real. Otro problema recurrente es la dificultad que presentan para desarrollar vasos sanguíneos (angiogénesis), para lo que necesitan ser implantados en animales vivos.
Además, para que el trasplante en humanos se haga realidad, se necesita mucha más investigación en estrategias de terapia y modulación génica que prevengan el rechazo y el daño por isquemia-reperfusión.
Y, sin embargo…, cuidado cuando el avance parece ir demasiado rápido
Entre los años 2011 y 2013, un médico llamado Paolo Macchiarini realizó varios trasplantes de tráquea sintética en el Instituto Karolinska de Suecia, sin haber realizado previamente estudios en animales. La mayoría de los pacientes fallecieron por las complicaciones posteriores, y esto derivó en uno de los mayores escándalos científicos recientes, en el que además estaba implicado parte del comité que decide el premio Nobel de medicina.
Con todo, los órganos artificiales nos traen un futuro prometedor… que ya casi es presente.
Referencias
- Artificial Kidney Prize [Internet]. Winners. f. [consultado 17 ene 2022]; [aprox. 2 pantallas].
- Blanchet MJ. Dispositivos de asistencia ventricular en insuficiencia cardíaca avanzada. Insuf Card. 2019;14(2):70-82.
- Marx V. Organs from the lab. Nature. 2015;522:373-7.
- Buchwald JE, Martins PN. Designer organs: The future of personalized transplantation. Artif Organs. 2022;46(2):180-190.
- Sánchez Navarro I. Prótesis biónicas, biología y tecnología. Panorama Actual Med. 2018; 42(411):256-259.
- Kremer W. La estrepitosa caída en desgracia de Paolo Macchiarini, el cirujano estrella que llegó a ser uno de los médicos más prestigiosos del mundo. BBC News [Internet]. 13 sep 2016 [consultado 17 ene 2022].
