El bioreactor de mesa que revoluciona la investigación celular

Un equipo de la Hannover Medical School (MHH) dio un paso clave en la producción de macrófagos, un tipo de células inmunitarias humanas, al desarrollar una técnica capaz de generar hasta 40 millones por semana a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPS) mediante biorreactores de tamaño medio.

El avance, publicado en Nature Protocols, permite escalar su disponibilidad de forma eficiente y abre nuevas posibilidades para la investigación biomédica y el desarrollo de terapias innovadoras.

De acuerdo con la publicación original, el método desarrollado por el equipo de la MHH se distingue por su carácter feeder free (libre de células alimentadoras), su composición semi-definida y su facilidad de uso. Esto significa que puede ser implementado por usuarios con experiencia básica en el cultivo de células madre pluripotentes inducidas, sin necesidad de conocimientos avanzados en bioprocesamiento.

Esta accesibilidad abre la puerta a que laboratorios académicos y grupos de investigación de menor escala accedan a técnicas de producción celular de alta calidad, antes restringidas a entornos industriales.

Tradicionalmente, los macrófagos se obtenían en pequeñas cantidades para estudios de laboratorio o en escalas industriales. Hasta ahora, no existían bioreactores de tamaño medio adecuados para investigaciones preclínicas, que combinaran eficiencia, rentabilidad y facilidad de manejo.

La técnica, desarrollada por el equipo dirigido por el profesor Nico Lachmann, jefe del Departamento de Neumología Pediátrica, Alergología y Neonatología en MHH, cubre el vacío técnico existente para los estudios intermedios en biotecnología celular.

El protocolo emplea bioreactores de mesa de escala intermedia, con volúmenes de entre 10 y 50 mL por recipiente; permite una operación independiente de hasta cuatro vasos de cultivo por dispositivo. Durante el proceso, parámetros críticos como el nivel de dióxido de carbono (CO₂), la temperatura y el pH se encuentran monitoreados en tiempo real. Esta plataforma semi-automatizada y el control en proceso mejoran la reproducibilidad, la calidad celular y el rendimiento en comparación con sistemas convencionales.

Proceso, fases y rendimiento de producción

El nuevo método consiste en cultivar las células iPS en un medio especializado donde, en un plazo de 14 días, se diferencian y forman estructuras llamadas organoides, similares a la médula ósea hematopoyética, el tejido responsable de la producción de las células sanguíneas en el cuerpo, que liberan macrófagos de forma continua.

El proceso completo, desde la siembra de células iPS individuales hasta la obtención de macrófagos listos para su uso, se desarrolla en apenas 24 días, un plazo que permite planificar con precisión cada etapa del trabajo.

El protocolo se organiza en dos fases bien definidas: primero, la formación de agregados con potencial hematopoyético —conocidos como hemanoides— y luego la producción continua y estandarizada de macrófagos, listos para aplicaciones experimentales. Esta estructura no solo ordena el procedimiento, sino que también mejora la reproducibilidad y eficiencia de los ensayos.

Según indicó Lachmann, la capacidad de recolección alcanza 40 millones de células inmunitarias por bioreactor cada semana durante 10 semanas. Por su parte, el artículo original detalló que cada vaso puede rendir, en promedio, entre 20 y 30 millones de células por colecta semanal, lo que permite la generación continua de macrófagos en cultivos a largo plazo y alcanza un mínimo de cinco colectas consecutivas por ciclo.

Esta capacidad para mantener la productividad en el tiempo representa una mejora respecto a otros métodos y asegura un suministro suficiente para múltiples aplicaciones experimentales o de desarrollo farmacéutico.

Aplicaciones biomédicas e impacto en la investigación

Los macrófagos cumplen una función dentro del sistema inmunitario humano: defienden al organismo frente a patógenos y colaboran en la reparación de tejidos dañados.

Actualmente, ya se emplean en terapias clínicas para enfermedades hepáticas y crece el interés por ampliar su uso al tratamiento de infecciones, inflamaciones, fibrosis, cáncer y trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer. Además, estas células resultan útiles en la prueba de fármacos, dado que permiten evaluar su pureza, seguridad y eficacia.

Cada dispositivo integra cuatro bioreactores, lo que maximiza la eficiencia del proceso e impulsa la investigación biomédica y el desarrollo de nuevos tratamientos, de acuerdo con el portal especializado.

La estandarización de este sistema de bioreactores intermedios responde especialmente a las necesidades de la investigación temprana y el descubrimiento de nuevos fármacos en entornos académicos e industriales. Al ofrecer una producción homogénea y controlada, la plataforma facilita la comparación de resultados y la validación de estudios preclínicos, lo que permite superar la variabilidad de los sistemas manuales tradicionales.