Científicos logran “programar” tejidos vivos que se transforman en estructuras 3D

Un equipo de científicos logró “programar” tejidos vivos para que adopten formas tridimensionales controlando la orientación de sus células mediante patrones químicos. El avance, publicado en Science, abre nuevas posibilidades en medicina regenerativa, materiales inteligentes y en la comprensión de cómo los organismos desarrollan su forma.

En un laboratorio, una lámina aparentemente inerte comienza a moverse. No hay motores, no hay cables, no hay manos humanas empujando. Solo células. Primero se alinean, como si siguieran una coreografía invisible. Luego, cuando los científicos retiran el soporte que las mantiene en su sitio, ocurre lo inesperado: la superficie plana se curva, se eleva y adopta una forma tridimensional precisa, casi como si hubiera sido diseñada a medida desde el inicio. Y lo más sorprendente es que, en efecto, lo fue.

Un equipo de científicos ha desarrollado una estrategia pionera para “programar” los cambios de forma de tejidos biológicos, controlando la orientación de sus células mediante patrones químicos. El hallazgo amplía las fronteras de la medicina regenerativa, el diseño de materiales vivos inteligentes y la robótica biohíbrida.

Los resultados, publicados el jueves último en la revista Science, son fruto de un trabajo liderado por el Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y el Centro Internacional de Métodos Numéricos en la Ingeniería (CIMNE).

Cómo las células se organizan para dar forma

Para entender la dimensión del avance, hay que partir de un comportamiento básico de la biología: los tejidos formados por células alargadas tienden a autoorganizarse. Es decir, las células se agrupan en dominios donde todas se orientan en la misma dirección, en un fenómeno conocido como orden nemático.

Sin embargo, este orden no es perfecto. En ciertos puntos se rompe, generando lo que los científicos llaman defectos topológicos. Lejos de ser fallas, estos puntos son clave: actúan como focos de fuerza capaces de moldear el tejido.

El control de los “defectos” que cambian todo

Lo que hizo el equipo fue aprender a controlar esos “defectos”. Utilizando micropatronaje químico, lograron “dibujar” líneas de proteínas sobre superficies planas. Las células, al adherirse a estas guías, siguen direcciones específicas, creando así un mapa de orientaciones celulares diseñado a medida.

“La clave es que podemos decidir dónde estarán estos defectos y, por lo tanto, dónde se generarán las fuerzas dentro del tejido”, explica Pau Guillamat, investigador del IBEC y primer autor del estudio.

El siguiente paso fue decisivo. Una vez organizado el tejido, los científicos lo liberaron de su soporte físico. Sin esa restricción externa, las tensiones internas acumuladas hicieron su trabajo: la lámina plana se transformó en una estructura tridimensional previamente programada.

“Es como una lámina elástica tensada y fijada en los alrededores: mientras está sujeta, no se deforma, pero, al liberarla, adopta una nueva geometría determinada por las tensiones internas”, añade Guillamat.

De la ciencia básica a órganos y materiales vivos

Para confirmar que no se trataba de un efecto aleatorio, el equipo recurrió a modelos computacionales. Con ellos, lograron predecir con precisión la forma final del tejido, estableciendo una relación cuantitativa entre el patrón celular y la curvatura resultante.

“Estamos demostrando que podemos diseñar la forma que adoptará un tejido vivo controlando únicamente cómo se orientan sus células”, destaca Xavier Trepat, profesor ICREA en el IBEC y colíder de la investigación.

Las implicaciones son profundas. Esta tecnología de “tejidos programables” abre la puerta a fabricar órganos artificiales sin necesidad de moldes externos, así como a desarrollar materiales vivos capaces de responder de forma inteligente a su entorno.

Pero su impacto no se limita a la ingeniería. También ofrece una nueva ventana para comprender procesos biológicos fundamentales, como la formación de órganos durante el desarrollo embrionario o la manera en que los tejidos tumorales crecen y se expanden.

En otras palabras, no se trata solo de hacer que la vida tome forma. Se trata de entender, por primera vez con precisión, cómo la vida decide hacerlo.