Investigadores de la Universidad de California desarrollaron una técnica capaz de programar células para formar estructuras tridimensionales complejas. El estudio, publicado en la revista Developmental Cell, demuestra cómo determinados tipos celulares pueden reorganizar fibras de colágeno y crear formas que se asemejan a los tejidos encontrados de manera natural en el organismo.
El descubrimiento representa un avance importante para áreas como la bioingeniería, la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa. El estudio también ayuda a comprender procesos de morfogénesis, una rama de la biología que investiga cómo las células y los tejidos se organizan para formar estructuras complejas durante el desarrollo de los organismos.
“Estoy realmente interesado en cómo las células se autoorganizan en tejidos y órganos”, afirmó Zev Gartner, del Centro de Construcción Celular de la universidad y autor principal del estudio. “Si queremos construir utilizando la biología, este es el lenguaje de ingeniería que necesitamos aprender.”
Uno de los elementos centrales del descubrimiento de Gartner y sus colegas fueron los estudios con células madre mesenquimales. Este tipo celular es ampliamente estudiado en investigaciones de ingeniería de tejidos debido a su capacidad para influir en la organización y el desarrollo de estructuras biológicas complejas. Según el investigador, estas células conectan otras células de manera similar a como el mortero une los ladrillos en una construcción.
Los investigadores estudiaron células del tracto digestivo de ratones, observando cómo empujaban y tiraban del colágeno —la proteína más abundante en los animales— para formar estructuras que eventualmente se convertirían en vellosidades, pequeñas proyecciones presentes en los intestinos que ayudan en la absorción de nutrientes.
En el laboratorio, colocaron células mesenquimales de ratones y humanos sobre fibras de colágeno de hasta un centímetro de longitud y observaron cómo estas fibras se transformaban en diferentes formas.
“Todo el proceso ocurre en poco más de dos horas. Es extremadamente rápido”, comentó Gartner. “Quedé completamente impresionado.”
También descubrieron cómo predecir las formas que las células crearían según su posición dentro del colágeno y otros factores. Entre las estructuras observadas se encontraban formas similares a tubos, pliegues y geometrías complejas, como el Miura fold, un conocido patrón de origami.
Los investigadores también incorporaron otros tipos celulares, como células endoteliales de venas umbilicales humanas, dentro del colágeno y descubrieron que estas también podían plegarse y, en determinadas circunstancias, contribuir a la formación de nuevas estructuras.
Posteriormente, introdujeron deliberadamente errores y obstáculos para impedir que las células mesenquimales plegaran el colágeno. Sin embargo, en muchos casos las células continuaron realizando el proceso, lo que sugiere que son lo suficientemente robustas para futuras aplicaciones de bioingeniería.
Gartner imagina que algún día será posible utilizar estas células para construir órganos y otros tejidos complejos.
“Una sola célula mesenquimal puede modificar la arquitectura del colágeno que la rodea”, explicó. “Pero grandes redes de estas células conectadas espacialmente, con cientos de miles trabajando juntas y organizadas de determinadas formas, pueden lograr cosas realmente increíbles, plegando tejidos en patrones altamente elaborados y complejos.”
La capacidad de crear nuevos órganos y tejidos en laboratorio es considerada uno de los objetivos más prometedores de la bioingeniería moderna. Tecnologías de este tipo pueden contribuir al avance de la medicina regenerativa, permitiendo el desarrollo de tejidos personalizados para trasplantes, pruebas de medicamentos e investigaciones sobre enfermedades que afectan el crecimiento celular.
Para obtener tejidos destinados a investigación a una escala adecuada, la tecnología actual exige que los investigadores clonen organismos y posteriormente extraigan órganos de esos clones, una práctica que genera importantes cuestionamientos éticos. La impresión tridimensional también puede producir versiones de órganos, aunque todavía no logra reproducir con precisión todas las características de los órganos desarrollados naturalmente.
“Será necesario algún tipo de ingeniería de estos tejidos, ya sea en otros organismos o en biorreactores desarrollados en laboratorio”, señaló Gartner. “Para lograrlo, tendremos que comprender cómo funciona el desarrollo biológico.”
Investigaciones como esta también contribuyen al avance de los organoides, estructuras tridimensionales cultivadas en laboratorio que reproducen características de órganos reales. Estos modelos ya se utilizan en estudios sobre desarrollo de tejidos, pruebas farmacológicas y medicina personalizada.
Además, este tipo de investigación ayuda a los científicos a comprender cómo estructuras biológicas complejas pueden desarrollarse a partir de la interacción entre células, colágeno y otros componentes de la matriz extracelular.
El descubrimiento también refuerza el potencial de la bioingeniería y la ingeniería de tejidos para crear estructuras tridimensionales cada vez más complejas. Comprender cómo las células se organizan de forma natural representa un paso importante para el desarrollo de organoides, tejidos artificiales y futuras aplicaciones de la medicina regenerativa.
Aunque la tecnología todavía se encuentra en desarrollo, la capacidad de programar células para formar estructuras tridimensionales representa un avance significativo para la bioingeniería. En el futuro, investigaciones como esta podrían contribuir a la creación de tejidos personalizados, nuevos tratamientos e incluso órganos cultivados en laboratorio para trasplantes.
Fuente – John Dyer para Seeker
Artículo actualizado el 29/05/2026
