El laboratorio de Granada donde se imprime vida

Juan Antonio Marchal, investigador principal del grupo de Terapias Avanzadas: Diferenciación, Regeneración y Cáncer del ibs.GRANADA,  dirige un equipo multidisciplinar capaz de bioimprimir órganos y tumores a partir de células madre en estructuras 3D y chips. Una técnica llamada a revolucionar la medicina.

Con una impresora de papel sacamos la receta. Con una impresora 3D, platos y cubiertos. Y con una bioimpresora 3D, la vida. «¿El futuro? ¡Esto ya está aquí!». Juan Antonio Marchal (Algarinejo, 1967), líder del grupo de investigación “Terapias Avanzadas: Diferenciación, Regeneración y Cáncer” del ibs.GRANADA, habla con una pasión contagiosa de su trabajo. Él es médico, pero en su equipo cuenta con biólogos, bioquímicos, farmacéuticos, biotecnólogos, ingenieros biomédicos, ingenieros de caminos, físicos, matemáticos, informáticos… Todos unidos por un objetivo ambicioso, inquietante e inspirador que, hasta hace nada, sonaba a ciencia ficción. «Yo siempre digo que aquí nos dedicamos a los dos lados de la fuerza, como los jedis de “La Guerra de las Galaxias” -explica Marchal, divertido-. El lado luminoso, con células madre normales; pero también el lado oscuro, con células madre tumorales». ¿Que qué es lo que hacen, entonces? Preste atención porque es alucinante. Y todo sucede en el Centro de Investigación Biomédica del Parque Tecnológico de la Salud. En Granada.

Imagine que retiramos los cartuchos de tinta de una impresora y, en vez de rojo, amarillo y azul, la cargamos con una mezcla de células madre y un material sintético parecido al plástico. Pulsamos el botón y, voilà, la máquina crea de la nada un órgano humano. Pues resulta que esta reducción simplista, esta suerte de “Thermomix” de chamanes y alquimias, es muy real. Las células madre son la esencia de nuestra vida. Tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo, por lo que son ideales para regenerar o reparar tejidos y órganos enfermos. Las posibilidades son infinitas. «Teníamos un gran conocimiento de las células madre y, con la llegada de la bioimpresión 3D, empezamos a adaptar nuestros proyectos». Así nació Regemat 3D, una empresa spin-off de la UGR íntimamente ligada al grupo de Marchal.

Cuando hay artrosis de rodilla, lo que se desgasta es el cartílago, una especie de funda protectora que, al faltar, provoca que el hueso choque contra el hueso y produzca un intenso dolor. Una posible solución sería colocar una prótesis de algún material resistente. Pero, ¿y si se pudiera regenerar el tejido? «Usamos células madre para regenerar el cartílago. El proceso, así contado, puede parecer muy sencillo. Pero es algo tremendamente complejo». Veamos:

El equipo de Marchal utiliza células madre mesenquimales, que se obtienen, literalmente, de lo que nos sobra. «Cuando hacen una liposucción nos traen la grasa del abdomen y la reutilizamos. De ahí extraemos millones de células con capacidad de regeneración». Con el “reciclaje” de estas células sacan un polvo que, tras un proceso químico, lo convierten en gel. «Y así conseguimos nuestras tintas para la bioimpresora». En ese proceso se usan materiales naturales y biocompatibles, como el alginato (tan de moda en la cocina moderna para realizar esferificaciones), la gelatina, la agarosa, el ácido hialurónico y el colágeno.

La UGR tiene la patente de uso biocompatible del filaflex, un material flexible y resistente que se puede integrar en humanosClaro que este mejunje genético necesita un soporte para introducirse en el cuerpo humano. Aquí entran las estructuras 3D, figuras geométricas que se “rellenan” con las células madre y que deben ser de un material compatible con la vida humana, es decir, que el cuerpo no las expulse. Marchal coge entre sus dedos un pequeño rosetón que parece de plástico y lo muestra al aire. «¿Esto es plástico? No. Es filaflex. Un material flexible y resistente que ya existía y se usa en plantillas o suelas de zapatos, pero que no se sabía que se puede integrar en humanos. Nosotros, la UGR, tenemos la patente del uso biocompatible».

¿Conclusión? «Es como si hiciéramos un agujero en la pared -detalla Marchal-. Para repararlo podríamos meter un taco y yeso o, también, podríamos introducir algo parecido a la composición de la pared. Eso hacemos con la bioimpresión 3D, usando biotintas en estructuras 3D vivas, similares al tejido que queremos reparar, con materiales biocompatibles que acepte el cuerpo». Esta técnica ya se usa en los laboratorios más punteros del mundo, imprimiendo orejas, vasos sanguíneos o, incluso, minicorazones. «Imagina imprimir una ristra de minicorazones para probar fármacos. O, si tienes un infarto, ser capaz de imprimir un parche 3D con células madre para regenerar el ventrílocuo».

Paula Pleguezuelos, con el aerógrafo de hidrogel. Paula Pleguezuelos, con el aerógrafo de hidrogel. / A. A.Entre los proyectos del grupo hay una colaboración con la Unidad de Terapia Celular del Hospital Virgen de las Nieves para imprimir piel. «Será muy útil para grandes quemados. En vez de poner capas de piel, podremos poner piel completa, con sus tres capas». Marchal llama a Paula Pleguezuelos, investigadora que terminó el año pasado su tesis sobre un aerógrafo para regenerar la piel. «Lo que hacemos es probar hidrogeles con células para tratar patologías de la piel -cuenta, mientras muestra el aerógrafo que parece sacado de una nave de “Star Trek”-. Explayamos el gel sobre la herida para crear una capa que ayudaría a regenerar la piel».

Si las células madre son la luz, las células madre cancerígenas son la oscuridad. ¿Por qué querría nadie bioimprimir un tumor en 3D? «Imagina ahora un cáncer de mama -continúa Marchal-. Se le hace una biopsia a la paciente y nos da una muestra. Aislamos las células e imprimimos el tumor. Tenemos el tumor real en tres dimensiones, por lo que podemos probar ahí si un tratamiento va a ser eficaz o no, o ver si tendrá efectos secundarios graves en el paciente. ¿Entiendes lo que podemos ahorrar?». Las células madre cancerígenas son las generadoras del propio cáncer, resistentes a la quimioterapia y, por tanto, responsables de las recaídas y las metástasis. Entenderlas es fundamental para presentar batalla. ¿Y si se pudiera replicar un tumor real, el tumor de un paciente, en un aparato tecnológico para analizar su posible evolución? Sigan, que no hemos terminado.

«Nuestro último paso ha sido imprimir tumores en un chip». ¿Un chip, como el de un ordenador? «Sí, un chip. Podemos bioimprimir chips para simular órganos y tumores en un espacio así», dice Marchal mientras forma con sus dedos el hueco de un garbanzo. La Junta de Andalucía les ha nombrado proyecto de excelencia y les ha concedido una importante inversión de los fondos europeos (Feder). «Si en un chip tan pequeño somos capaces de generar modelos de metástasis, también se podrían probar fármacos antimetastásicos. Hay tremendas posibilidades».

«Nuestro último paso ha sido imprimir tumores en un chip»Pero hay un paso más: los multiórganos en un chip. «Imprimimos un chip con un cáncer de mama -sigue el doctor-. Y lo conectamos a otros chips que emulan los órganos a los que normalmente va la metástasis: el pulmón, el hígado… Podríamos ver dónde se implanta y estudiar el fenómeno. En fin -respira Marchal, después de la explicación-, ¿queréis ver las máquinas?».

Carlos Chocarro, uno de los investigadores del equipo y el gran maestro de la impresión 3D, nos presenta a RegenHu, el Ferrari de las bioimpresoras. Valorada en 150.000 euros, es capaz de imprimir con una precisión extraordinaria, controlando todos los procesos desde el ordenador. «Con esta estamos haciendo las tres capas de la piel», apunta. Al otro lado de una sala perfectamente aislada y en condiciones higiénicas muy exigentes, está la investigadora Julia López, que trabaja con una bioimpresora con luz ultravioleta. «Aquí hacemos los órganos y los tumores en un chip. Los chips son estos -muestra una pequeña cajita transparente-. Aquí -señala una especie de bola en medio- colocaríamos el gel con las células. Y por estas líneas -dos tubitos diminutos que salen de la bola- simulamos el flujo sanguíneo».

Marchal observa por el microscopio unas células cancerígenas y, a continuación, saca del cajón una bola con la misma forma. «Esto es un tumor -dice, muy serio- y yo soy médico. Mi obsesión es que cualquier cosa que hagamos aquí tenga aplicación en los pacientes lo antes posible. Y esto -mueve sus brazos alrededor, señalando a su equipo- va cada vez más rápido».