El 'tumor artificial' español para probar fármacos: tejido de cerdo impreso en 3D

Los oncólogos suelen repetir que el cáncer no es una enfermedad, sino muchas. Cada tipo de tumor es distinto y se comporta de manera diferente en cada paciente. Por eso, a pesar de todos los recursos que se están dedicando y de todo el trabajo de investigación desarrollado en las últimas décadas, los avances son lentos. A la hora de estudiar cómo se desarrolla la enfermedad o qué terapias pueden ser más o menos efectivas, es básico contar con buenos modelos que reproduzcan lo que le sucede a los pacientes; por eso los científicos utilizan cultivos celulares y animales de experimentación, pero nunca es suficiente. En los últimos tiempos, tanto el conocimiento como la tecnología están hallando nuevas vías.

En el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) encontramos una de esas novedades. El grupo Biomateriales para Terapias Regenerativas, liderado por Elisabeth Engel, trabaja en una línea que hasta poco podría parecer de ciencia ficción, pero que ya es una realidad: imprimir en 3D un tumor artificial que recrea fielmente la composición del cáncer de mama a pesar de toda su complejidad. La revista científica 'ACS Applied Materials & Interfaces' ha publicado recientemente un artículo en el que explican este logro. Los autores utilizan tejidos procedentes de mamas de hembras de cerdo, pero al extraer las células del animal consiguen una base perfecta para hacer crecer las células tumorales humanas y experimentar. Este nuevo modelo no solo puede servir para entender mejor procesos como la metástasis, sino que abre la puerta a una medicina más personalizada. Por ejemplo, podría servir para comprobar el efecto de distintos fármacos sobre las células tumorales de una persona y elegir el más adecuado.

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EFE

“Es un material que intenta mimetizar la matriz extracelular del tumor de mama, es lo más parecido posible”, explica en declaraciones a Teknautas Bárbara Blanco-Fernández, la primera firmante del artículo. Esa “matriz extracelular” es el microambiente en el que crece el tumor, un conjunto formado por otras células (epiteliales, del sistema inmune, adipocitos), hormonas, polisacáridos y proteínas. Todos estos componentes “están muy implicados en el desarrollo del cáncer y en su respuesta a los fármacos”, pero es muy difícil de reproducirlos en el laboratorio tal y como aparecen en condiciones reales.

Para conseguirlo, acudieron directamente a un animalario que ya tenía cerdos destinados a otros ensayos. Gracias al parecido genético con el ser humano, pueden utilizar el tejido de las glándulas mamarias en este proyecto. Para ello, eliminan las células animales y se quedan con el material estructural que les sirve de soporte, ya que tiene las características biológicas, químicas y mecánicas necesarias para el crecimiento de las células del cáncer. “Ese microambiente es muy similar en cerdo y en humano y utilizar este tejido nos permite que, de cara al futuro, este proceso sea escalable”, afirma la experta.

La idea es utilizar este material para formar un gel o 'biotinta' en 3D, aunque el proceso no es tan sencillo. En realidad, hay que añadir otros componentes para “poder replicar con exactitud las características de la matriz, la dureza del tumor y que, además, se pueda imprimir”. Una vez logrado, se mezcla con las células tumorales (en este caso, los investigadores del IBEC han empleado la línea que se comercializa para la investigación del cáncer de mama). Finalmente, “imprimimos el modelo y lo dejamos entre siete y catorce días para que las células puedan crecer y formar las estructuras habituales del tumor”, comenta Blanco-Fernández.

La utilización de la bioimpresión en 3D es cada vez más común en el ámbito de la medicina y la biología, pero generalmente el propósito es regenerar tejidos, como músculos, huesos o cartílagos. Uno de los usos más revolucionarios apuesta por la creación de órganos artificiales. Sin embargo, su aplicación al cáncer es minoritaria. “Hay más grupos que trabajan en este ámbito, intentando crear modelos con distintos tipos de células, pero han salido a la luz muy pocos artículos como el nuestro”, asegura la autora. En definitiva, “somos pioneros en realizar una tinta que mimetiza la matriz extracelular del tumor y que se puede imprimir, esto nunca se había logrado”, añade.

Medicina personalizada

¿Será realmente útil este avance en la lucha contra el cáncer? Los científicos del IBEC destacan varias posibilidades, pero sin duda la más atractiva es la posibilidad de experimentar con fármacos. “En la industria farmacéutica necesitan modelos que se parezcan lo más posible a los tumores humanos para analizar qué compuestos responden mejor o peor”, apunta la investigadora. Esta nueva herramienta podría ser determinante en las fases iniciales de la investigación de un nuevo fármaco antitumoral, como paso previo a los experimentos con animales y, después, a los ensayos clínicos. Comprobar si funciona una sustancia con un modelo fiable puede contribuir a acelerar los plazos.

No obstante, los autores también piensan que este modelo puede tener una utilidad directa para los pacientes, en la práctica clínica. La idea sería utilizar células tumorales de pacientes concretos. “Es mi siguiente objetivo”, señala Blanco-Fernández, “así podríamos saber si una persona va a responder mejor a un fármaco o a otro, sería una manera de escoger el tratamiento más adecuado”. El procedimiento no sería complicado: “Cuando se practica la cirugía para extirpar un tumor, se podrían seleccionar algunas células y unirlas a la biotinta”, explica. En teoría, así podría reproducirse el cáncer de forma personalizada en el laboratorio y probar los tratamientos. Al igual que en los experimentos llevados a cabo hasta ahora, habría que esperar entre una y dos semanas para obtener resultados. El principal escollo para generalizar esta opción sería económico, pero si el proceso se estandariza y se cuenta con las instalaciones adecuadas, los costes podrían abaratarse.

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Por otra parte, esta herramienta ofrece muchas otras posibilidades en el campo de la investigación. Por ejemplo, estudiar la fisiopatología del tumor en sí mismo. “La matriz extracelular tiene un papel muy importante en el desarrollo del cáncer, pero no se conoce muy bien. Con este modelo tenemos algo muy parecido a ese microambiente que rodea a un tumor de mama, así qué podemos analizar el papel de los distintos componentes, cómo actúan en red, e identificar más dianas terapéuticas”, comenta.

Nuevas posibilidades en investigación oncológica

Además, la misma idea se puede aplicar a otros tumores, aunque la investigación tendría que empezar casi desde el principio. Si en este caso utilizaron tejido de las glándulas mamarias de hembras de cerdo, para estudiar otros tipos de cáncer, habría que centrarse en el pulmón o en el colon, por ejemplo. El proceso de eliminación de las células animales es muy agresivo, así que es necesario optimizarlo en función del tipo de tejido, ajustando concentraciones, pero después “el trabajo en el laboratorio para obtener la biotinta final sería similar”.

Otra cuestión clave, teniendo en cuenta que esta herramienta tiene muchas posibilidades en el ámbito de la investigación, es si podría llegar a sustituir los ensayos en animales, una cuestión polémica en el ámbito de la biomedicina. En principio, el proyecto de este laboratorio no tiene ese objetivo, pero la experta reconoce que podría ser una aportación complementaria, más útil que los simples cultivos celulares. Es decir, que al servir como cribado inicial, podría reducirse el número de compuestos que finalmente se prueban en ensayos animales. “Solo irían los que hayan demostrado ser más activos”, destaca. A la larga, “cuando se conozca mejor el papel de la matriz extracelular o haya modelos aún más optimizados, podría llegar a ser una alternativa, pero no creo que desaparezcan por completo los modelos animales porque es la única manera de tener un sistema completo, con los distintos órganos, y es necesario para estudiar la toxicidad”.