Así se cultiva tejido humano en el espacio

El Centro Espacial de la Universidad de Zúrich (UZH) y Airbus Defence and Space llevan al espacio un experimento que pretende avanzar en la producción industrial de tejidos humanos en condiciones de gravedad cero. Con este paso, el espacio podría convertirse en un taller de producción de tejidos humanos en miniatura para su uso terrestre en investigación y medicina. Las primeras pruebas realizadas en la Estación Espacial Internacional (ISS) hace 18 meses fueron un éxito.

El proyecto "Organoides 3D en el espacio", iniciado en 2018, parte de Oliver Ullrich y Cora Thiel, científicos de la Universidad de Zúrich y pioneros en la investigación sobre cómo influye la gravedad en las células humanas. Junto con Airbus, han llevado el proceso a su madurez. Por su parte, el equipo de Airbus Innovations, dirigido por Julian Raatschen, está desarrollando el hardware y proporcionando acceso a la ISS. 

La microgravedad permite cultivar tejidos tridimensionales similares a órganos –los llamados organoides– a partir de células madre humanas

Los socios del proyecto solo tardaron tres años desde la gestación de la idea hasta la primera prueba de producción en el espacio. Durante ese tiempo, completaron varias fases de prueba y superaron procesos de selección interna altamente competitivos. "Somos los primeros en demostrar que el camino para producir tejido humano en el espacio es factible, no en teoría, sino en la práctica", afirma Oliver Ullrich. 

Mejora en el desarrollo de fármacos

Oliver Ullrich, profesor de anatomía de la UZH, la bióloga Cora Thiel y Airbus están utilizando la microgravedad en el espacio para cultivar tejidos tridimensionales similares a órganos –los llamados organoides– a partir de células madre adultas humanas. "En la Tierra, los organoides tridimensionales no pueden producirse sin esqueletos de sujeción debido a la gravedad", explica Thiel. Estos organoides tridimensionales están despertando gran interés entre la industria farmacéutica, pues permitirían realizar estudios toxicológicos directamente en tejido humano sin necesidad de recurrir a modelos animales. Los organoides cultivados a partir de células madre de pacientes también podrían utilizarse en el futuro como componentes básicos para el reemplazo de tejidos en órganos dañados. Y es que el número de órganos donados en la actualidad dista mucho de ser suficiente para satisfacer la demanda mundial.

Sería posible realizar estudios toxicológicos directamente en tejido humano sin necesidad de recurrir a modelos animales

La investigación llevada a cabo en marzo de 2020, en la que 250 tubos de ensayo con células madre humanas pasaron un mes en la ISS, fue un gran éxito. Durante su estancia en condiciones de microgravedad a 400 kilómetros de altitud, las células madre adultas se desarrollaron en estructuras similares a órganos diferenciados como el hígado, los huesos y el cartílago. En cambio, las muestras de control cultivadas en la Tierra, en condiciones normales de gravedad, mostraron una diferenciación celular mínima o nula. 

Los organoides cultivados también podrían utilizarse en el futuro como componentes básicos para el reemplazo de tejidos en órganos dañados

Robustez y viabilidad

En la misión actual, se enviarán al espacio células madre de tejido de dos mujeres y dos hombres de diferentes edades. Con ello, los investigadores están probando la robustez del método cuando se utilizan células de diferente variabilidad biológica. Esperan que la producción en microgravedad sea más fácil y fiable que si se utilizan estructuras de soporte para el cultivo en la Tierra. Actualmente, la atención se centra en cuestiones de ingeniería de producción y control de calidad. “En cuanto a una futura comercialización, ahora tenemos que averiguar durante cuánto tiempo y con qué calidad podemos mantener en cultivo esos organoides tras su regreso a la Tierra", dice Ullrich.

"Si tiene éxito, la tecnología puede seguir desarrollándose y alcanzar la madurez operativa. Airbus y el UZH Space Hub podrían contribuir así a mejorar la calidad de vida en la Tierra mediante soluciones basadas en el espacio", afirma Raatschen, director del proyecto de Airbus.

El material de la muestra regresará a la Tierra a principios de octubre. Los primeros resultados se esperan a partir de noviembre. 

Artículo publicado en agosto de 2021.

Fuentes: University of Zurich / Airbus.

Imágenes de los biorreactores @ Julian Raatschen, Airbus Defence and Space / Imagen de los investigadores Oliver Ullrich y Cora Thiel @ Regina Sablotny, Berlin.