9 de septiembre de 2019

Consiguen imprimir en 3D tejidos viables de órganos con alta densidad y función celular

Consiguen imprimir en 3D tejidos viables de órganos con alta densidad y función celular
Simulación de corazón en 3D.GETTY - ARCHIVO

MADRID, 9 Sep. (EUROPA PRESS) -

Una nueva técnica llamada SWIFT, creada por investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS), ha conseguido superar el obstáculo importante al imprimir tejidos humanos para trasplante, al alcanzar la densidad celular y las funciones a nivel de órganos requeridas para su uso en la reparación y reemplazo de órganos.

Muchos consideran que los órganos humanos cultivados artificialmente son el 'santo grial' para resolver la escasez de órganos, y los avances en la impresión 3D han llevado a un auge en el uso de esa técnica para construir construcciones de tejidos vivos en forma de órganos humanos. Sin embargo hasta ahora no se había conseguido alcanzar su funcionalidad.

Ahora, según publican en la revista 'Science Advances', han conseguido imprimir canales vasculares en 3D matrices vivas compuestas de bloques de construcción de órganos derivados de células madre (OBB), que producen tejidos viables específicos de órganos con alta densidad y función celular, que producen tejidos viables específicos de órganos con alta densidad y función celular.

"Este es un paradigma completamente nuevo para la fabricación de tejidos --dice el coprimer autor Mark Skylar-Scott, investigador asociado en el Instituto Wyss--. En lugar de tratar de imprimir en 3D las células de un órgano entero, SWIFT se centra en imprimir solo los vasos necesarios para soportar una construcción de tejido vivo que contiene grandes cantidades de OBB, que en última instancia pueden usarse terapéuticamente para reparar y reemplazar órganos humanos con laboratorio versiones cultivadas que contienen las propias células de los pacientes".

Los añadidos celulares utilizados en el método SWIFT se derivan de células madre pluripotentes inducidas por adultos, que se mezclan con una solución de matriz extracelular (ECM) adaptada para hacer una matriz viva que se compacta mediante centrifugación.

A temperaturas frías (0-4 °C), la matriz densa tiene la consistencia de la mayonesa, lo suficientemente suave como para manipular sin dañar las células, pero lo suficientemente gruesa como para mantener su forma, lo que la convierte en el medio perfecto para la impresión 3D sacrificial.

En esta técnica, una boquilla delgada se mueve a través de esta matriz depositando una hebra de "tinta" de gelatina que empuja las células fuera del camino sin dañarlas.

Cuando la matriz fría se calienta a 37 °C, se endurece para volverse más sólida (como una tortilla que se está cocinando) mientras la tinta de gelatina se derrite y se puede lavar, dejando atrás una red de canales incrustados dentro del tejido que puede perfundirse con medios oxigenados para nutrir las células.

Los investigadores pudieron variar el diámetro de los canales de 400 micrómetros a 1 milímetro, y los conectaron sin problemas para formar redes vasculares ramificadas dentro de los tejidos.

Los tejidos específicos de órganos que se imprimieron con canales vasculares incrustados utilizando SWIFT y perfundidos de esta manera permanecieron viables, mientras que los tejidos cultivados sin estos canales experimentaron la muerte celular en sus núcleos en 12 horas.

Para ver si los tejidos mostraban funciones específicas de órganos, el equipo imprimió, evacuó y perfundió una arquitectura de canal ramificado en una matriz que consta de células derivadas del corazón y fluyó medios a través de los canales durante más de una semana.

Durante ese tiempo, los OBB cardíacos se fusionaron para formar un tejido cardíaco más sólido cuyas contracciones se volvieron más sincrónicas y más de 20 veces más fuertes, imitando las características clave de un corazón humano.

"Nuestro método de biofabricación SWIFT es altamente efectivo para crear tejidos específicos de órganos a escala desde OBB que van desde agregados de células primarias hasta organoides derivados de células madre --dice la autora Jennifer Lewis, miembro de la facultad principal en el Instituto Wyss, así como el Profesor Hansjörg Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en SEAS--. Al integrar los avances recientes de los investigadores de células madre con los métodos de bioimpresión desarrollados por mi laboratorio, creemos que SWIFT avanzará en gran medida en el campo de la ingeniería de órganos en todo el mundo".

Se están realizando colaboraciones con miembros de la facultad del Instituto Wyss para implantar estos tejidos en modelos animales y explorar su integración con el huésped, como parte de la Iniciativa de Ingeniería de Órganos 3D.

"La capacidad de soportar tejidos humanos vivos con canales vasculares es un gran paso hacia el objetivo de crear órganos humanos funcionales fuera del cuerpo --dice el Director Fundador del Instituto Wyss, el doctor Donald Ingber--. Seguimos impresionados por los logros en el laboratorio de Jennifer, incluida esta investigación, que en última instancia tiene el potencial de mejorar drásticamente tanto la ingeniería de órganos como la esperanza de vida de los pacientes cuyos órganos están fallando".

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