El futuro de las aplicaciones de las células madre está plagado de esperanzas para todas aquellas personas que esperan una cura a la diabetis tipo 1, el Parkinsón o una lesión de rodilla a través de la medicina regnerativa, para las personas que tras un accidente necesiten un trasplante de un órgano bioartificial e incluso para aquellos que recurren a los tratamientos de estética para evitar la caida del cabello, borrar las arrugas o moldear su figura. Pero las células madre no son sólo ricas en aplicaciones médicas en el futuro, en la actualidad existen numerosos tratamientos para enfermedades de tipo hematológico, para determinados tipos de cáncer com la leucemia y para algunas patologías genéticas o imnunológicas. En este blog tienes información contrastada de las diferentes aplicaciones de las células madre en la actualidad, tanto en humanos como en animales y de las investigaciones que se están haciendo para nuevas aplicaciones: infartos de corazón, curación de fracturas, aumentos pecho, la alopecia, regeneración de la piel, de venas, arterias, músculos y articulaciones, la construcción de un corazón o un pulmón bioartificial... y son proyectos que ya están en vías de desarrollo. Además de la medicina regenerativa en las aplicaciones clínicas también tenemos en cuenta las terapias génicas y los tratamientos de inmunología, ya que por ejemplo el trasplante de riñones de otra persona es más eficaz si se administran células madre al mismo tiempo.

¿Qué es la ingenieria de tejidos 4D?

Hemos leído bastante sobre la impresoras 3D que son capaces de crear tejidos y órganos (bioprinting 3D), el cultivo de células en 3D y las construcciones de ingeniería tisular en 3D, que son técnicas capaces de reproducir con fidelidad un espacio tridimensional. Pero hoy en día ya es habla de ingeniería de tejidos 4D, ¿cual es esa cuarta dimensión? ¿Se trata de un corriente científica o son palabras sacas de una película de ciencia ficción? Es todo muy real, y la cuarta dimensión es algo con lo que lidias todos los días, el tiempo. Resulta que algunos ingenieros de tejidos llegaron a la conclusión de que sus proyectos pueden ir más allá de la construcción perfecta en 3D, incorporando el proceso natural de autoensamblaje.


¿Qué es el auto-ensamblaje?
El autoensamblaje podría ser definido como "organización autónoma de los componentes, a partir de un estado inicial en un modelo final o estructura sin intervención externa". Es importante destacar que el autoensamblaje no es algo que se acaban de inventar unos científicos locos, es una propiedad universal de muchos organismos vivos y las cosas no vivientes en la Tierra. Las proteinas de tu cuerpo se fabrican como si fueran un hilo y al entrar en contacto con el agua, cogen su forma funcional y se ensamblan entre ellas para formar algunas estructuras proteicas como por ejemplo el citoesqueleto. Uno de los mejores ejemplos de auto-ensamblaje en humanos es la formación de órganos y morfogénesis en embriones. Por ello la ingenieria de tejidos 4D usa el auto-ensamblaje en diferentes niveles: biomateriales (andamio), células y tejidos, aunque de momento el desarrollo se centra en los dos primeros puntos.

El autoensamblaje de biomateriales
Veamos autoensamblaje de biomateriales en ingeniería de tejidos se construye en primer lugar. Hay número de metodologías propuestas para auto-ensamblaje biomaterial, incluyendo la incorporación de péptidos, ADN, oligonucleótidos, nanopartículas y su inducción de montar por medios físicos, químicos o interacciones bioquímicas. El punto de dificultad de la programación para auto-ensamblarse es cómo crear la forma deseada (ejemplo: cilindro de vaso sanguíneo) en diferentes escalas (nano, micro, macro). A partir de esta base física se puede ayudar a que las células se autoensamblen para crear las estructuras de un tejido vivo.

El método de auto-ensamblaje podría ayudar a resolver uno de los principales retos en la ingeniería de tejidos: vuelva a crecer el tejido humano mediante la inyección de componentes diminutos en el cuerpo que luego se auto-ensamblan en grandes y, andamios biocompatibles intrincadamente estructuradas en un sitio de la lesión.

Autoensamblaje Celular
Esta es la propiedad más misterioso del organismo y el objetivo más deseable en la ingeniería de tejidos 4D, replicar los procesos de organización celular. Existe un patrón de desarrollo embrionario que es el que hace que haya un control espacio-temporal de las células, gracias a ello en determinado momento las células madre indiferenciadas pasan a producir un tipo de tejido u otro, o bien migran a zonas alejadas para seguir construyendo allí.

El proceso de autoorganización celular es tan fuerte que muchas veces los investigadores se han topado con él de forma espontánea, consiguiendo un éxito notable en sus proyectos de construcción de organoides a partir de células madre. También se manifiesta este proceso en la creación de órganos bioartificiales. Por ejemplo en los estudios de creación de un corazón bioartificial se puede ver que las células progenitoras multipotenciales cardiovasculares sembradas migran, proliferan y se diferencian in situ en cardiomiocitos, células musculares lisas y células endoteliales para reconstruir los corazones descelularizados. Después de 20 días de la perfusión, los tejidos del corazón de ingeniería presentan contracciones espontáneas, generan fuerza mecánica y son sensibles a las drogas.

Autoensamblaje de tejidos. En la actualidad se desarrolla por separado el ensamblaje de biomateriales y de células, pero en el desarrollo embrionarios ambos procesos se desarrollan en paralelo. Quizás algún día también se desarrollen técnicas para conseguir un desarrollo simultáneo in vitro y in vivo.

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