Bioimpresión 3D: células vivas impresas para crear médula ósea y carne cultivada

En un laboratorio de la Universidad de Glasgow, un equipo de investigadores está intentando hacer algo que la naturaleza tardó miles de millones de años en perfeccionar: crear tejido vivo desde cero. No mediante la biología tradicional, sino mediante máquinas que imprimen células como si fueran tinta.

Massimo Vassalli, catedrático de bioingeniería, coordina PRISM-LT, un proyecto de cinco años financiado por fondos europeos que se extiende hasta 2027. Su objetivo es ambicioso pero claro: no solo entender cómo se forman los tejidos vivos en la naturaleza, sino reproducir ese proceso en el laboratorio de manera controlada y rápida. Las aplicaciones potenciales van desde la investigación biomédica hasta la producción de carne cultivada, un sector que lleva años buscando la manera de replicar la textura y el sabor de la carne convencional.

La clave está en un concepto que suena casi de ciencia ficción: los materiales vivos de ingeniería, o ELM. Se trata de materiales compuestos total o parcialmente por células vivas —incluyendo bacterias u hongos— que pueden crecer, reaccionar y adaptarse a su entorno de formas que los materiales estáticos convencionales simplemente no pueden hacer. Un material vivo puede autoorganizarse y autorrepararse. Puede responder a cambios. Puede, en cierto sentido, pensar.

Pero convertir ese potencial en realidad requiere resolver un problema biológico formidable: cómo imprimir células vivas en estructuras complejas sin matarlas ni perder el control sobre cómo se desarrollan. El equipo de PRISM-LT aborda esto mediante un enfoque modular. En lugar de imprimir un flujo continuo de biotinta —el material gelatinoso que sostiene las células— trabajan con diminutas cápsulas encapsuladas, cada una conteniendo células vivas y microorganismos modificados genéticamente. Laura Martinelli, coordinadora del proyecto y directora ejecutiva de In Society, una organización de investigación con sede en Udine, Italia, explica que estas cápsulas pueden colocarse con precisión mediante brazos robóticos o bioimprimirse capa a capa para crear arquitecturas tisulares complejas. Los microorganismos no son pasivos. Han sido modificados genéticamente para actuar como guías biológicas. Detectan cuándo las células madre —células capaces de convertirse en muchos tipos de tejido diferentes— comienzan a transformarse y responden liberando factores de crecimiento, señales químicas que orientan a las células hacia el tipo de tejido deseado.

El proceso de fabricación es sorprendentemente rápido. La impresión en sí dura de minutos a una hora. Lo que toma tiempo es la maduración: aproximadamente tres semanas durante las cuales las células madre se convierten en tejido óseo, adiposo o muscular. Actualmente, el equipo puede producir aproximadamente un centímetro cuadrado de tejido fino y está trabajando para lograr un bloque de un centímetro cúbico. Lo que hace que esto sea especialmente complicado es que el proceso requiere colocar en el mismo entorno componentes vivos que, por naturaleza, no están diseñados para convivir. Vassalli lo describe como crear una relación simbiótica entre dos sistemas incompatibles: "Tenemos que crear condiciones que sean lo suficientemente adecuadas tanto para la levadura o las bacterias como para las células madre mientras estas se diferencian". Esta curiosidad por la interacción biológica fue el origen del proyecto. Vassalli señala que así es también cómo se produjo la evolución: organismos unicelulares interactuaron y evolucionaron hasta dar lugar a la naturaleza tal como la conocemos.

El equipo trabaja en dos aplicaciones específicas. Una es la interfaz entre el hueso y el tejido adiposo que se encuentra en la médula ósea, con fines de investigación biomédica. Los investigadores quieren crear modelos tridimensionales de médula ósea para estudiar fármacos destinados al tratamiento de enfermedades como la leucemia. La otra aplicación es la carne cultivada. Durante años, la industria de la carne de laboratorio ha enfrentado un problema fundamental: lograr la textura y el sabor de la carne convencional. La grasa intramuscular —las vetas de grasa que dan a la carne natural su carácter— ha sido imposible de replicar. Con la bioimpresión 3D, el equipo puede controlar con precisión dónde va cada tipo de célula, logrando la distribución adecuada del tejido adiposo. Martinelli señala que esto es fundamental para que el producto tenga buena acogida entre los consumidores. "Gracias a nuestra tecnología de bioimpresión, podemos lograr la textura adecuada en carnes alternativas, lo que nos brinda la oportunidad de comercializarlas".

Pero hay un obstáculo que va más allá de la biología. El equipo eligió trabajar con levadura en lugar de bacterias para la carne cultivada, una decisión pragmática: "Sería difícil explicar a los consumidores que la carne se ha elaborado utilizando bacterias". Más allá de la percepción pública está el desafío regulatorio. Los ELM —materiales vivos modificados genéticamente— no encajan claramente en los marcos regulatorios existentes, que fueron diseñados para medicamentos convencionales o productos alimenticios estándar, no para materiales que, en cierto sentido, están vivos. En colaboración con el Consejo Europeo de Innovación, el equipo ya está en contacto con la Agencia Europea de Medicamentos y otras autoridades reguladoras para estudiar qué normas y autorizaciones podrían necesitar estos materiales en el futuro. Martinelli reconoce que aún están muy lejos de las aplicaciones en el mundo real: "Nos centramos en principios y mecanismos para ver lo que es viable. Sin embargo, ya estamos teniendo en cuenta los retos futuros". Vassalli añade que cuando pusieron en marcha el proyecto se plantearon dos preguntas fundamentales: ¿es viable? y ¿es escalable? Ahora pueden decir que es viable. La escalabilidad es el siguiente reto. Si el equipo tiene éxito, podría ser un paso más hacia un futuro en el que los materiales vivos ocupen un lugar junto a los materiales convencionales que ya damos por sentados.