Los investigadores crean mini-hígado funcional mediante bioimpresión 3D
La técnica desarrollada en el Centro de Investigación del Genoma Humano y las Células Madre, financiada por FAPESP y alojada por la Universidad de São Paulo, produjo tejido hepático en el laboratorio en solo 90 días y podría convertirse en una alternativa al trasplante de órganos en el futuro.
Utilizando células sanguíneas humanas, los investigadores brasileños han obtenido organoides hepáticos («mini-hígados») que realizan todas las funciones típicas del hígado, como producir proteínas vitales, almacenar vitaminas y secretar bilis, entre muchas otras. La innovación permite la producción de tejido hepático en el laboratorio en solo 90 días y en el futuro puede convertirse en una alternativa al trasplante de órganos. El estudio se realizó en el Centro de Investigación de Genoma Humano y Células Madre (HUG-CELL).
Este estudio combinó técnicas de bioingeniería, como la reprogramación celular y el cultivo de células madre pluripotentes con bioimpresión tridimensional. Gracias a esta estrategia, el tejido producido por la bioimpresora mantuvo las funciones hepáticas durante más tiempo del que informaron otros grupos en estudios anteriores.
«Todavía no se han logrado más etapas hasta que obtengamos un órgano completo, pero estamos en el camino correcto para obtener resultados muy prometedores. En un futuro muy cercano, en lugar de esperar un trasplante de órgano, es posible extraer células de el paciente y reprogramarlos para hacer un nuevo hígado en el laboratorio. Otra ventaja importante es la probabilidad cero de rechazo, dado que las células provienen del paciente «, dijo Mayana Zatz, directora de HUG-CELL y última autora del artículo publicado en Biofabricación.
La parte innovadora del estudio residió en cómo se incluyeron las células en el bioenlace utilizado para producir tejido en la impresora 3-D. «En lugar de imprimir células individualizadas, desarrollamos un método para agruparlas antes de imprimir. Estos ‘grupos’ de células, o esferoides, son los que constituyen el tejido y mantienen su funcionalidad por mucho más tiempo», dijo Ernesto Goulart, un becario postdoctoral en el Instituto de la USP. de Biociencias y primer autor del artículo.
Los investigadores evitaron así un problema que enfrentan la mayoría de las técnicas de bioimpresión de tejidos humanos, a saber, la pérdida gradual de contacto entre las células y, por lo tanto, la pérdida de la funcionalidad del tejido.
La formación de esferoides en este estudio ya ocurrió en el proceso de diferenciación, cuando las células pluripotentes se transformaron en células de tejido hepático (hepatocitos, células vasculares y células mesenquimales). «Comenzamos el proceso de diferenciación con las células ya agrupadas. Se cultivaron en agitación y se formaron grupos espontáneamente», dijo Goulart a Agência FAPESP.
Según los investigadores, el proceso completo desde la recolección de la sangre del paciente hasta la producción de tejido funcional lleva aproximadamente 90 días y se puede dividir en tres etapas: diferenciación, impresión y maduración.
Inicialmente, las células sanguíneas se reprograman para regresar a una etapa de pluripotencia característica de las células madre, convirtiéndose en células madre pluripotentes inducidas (iPSC). El científico japonés Shinya Yamanaka recibió el Premio Nobel de Medicina 2012 por desarrollar esta técnica.
La siguiente etapa consiste en inducir la diferenciación en células hepáticas. Los esferoides se mezclan con bioink, un fluido similar a un hidrogel, y se imprimen. Las estructuras resultantes maduran en cultivo durante 18 días.
«El proceso de impresión implica la deposición de esferoides a lo largo de tres ejes, lo cual es necesario para que el material gane volumen y brinde al tejido el soporte adecuado», dijo Goulart. «El bioenlace tipo gel se reticula para hacer que las estructuras sean más rígidas para que puedan ser manipuladas e incluso suturadas».
La mayoría de los métodos disponibles para imprimir tejido vivo usan inmersión y dispersión celular en un hidrogel para recapitular el microambiente y garantizar la funcionalidad del tejido. Sin embargo, los experimentos han demostrado que la pérdida de contacto y funcionalidad celular tiende a ocurrir cuando la dispersión se realiza célula por célula.
«Es un proceso algo traumático para las células, que necesitan tiempo para acostumbrarse al medio ambiente y adquirir funcionalidad», dijo Goulart. «En esta etapa, todavía no son tejidos porque están dispersos, pero como lo demostró nuestro estudio, ya tienen la capacidad de limpiar la sangre de toxinas y producir y secretar albúmina [una proteína producida solo por el hígado] , por ejemplo.»
En este estudio, los investigadores desarrollaron mini-hígados utilizando células sanguíneas de tres voluntarios como materia prima y compararon marcadores relacionados con la funcionalidad, como el mantenimiento del contacto celular y la producción y liberación de proteínas. «Nuestros esferoides funcionaron mucho mejor que los obtenidos de la dispersión unicelular. Como era de esperar, durante la maduración, los marcadores de la función hepática no se redujeron», dijo Goulart.
por Maria Fernanda Ziegler, FAPESP
Fuente: Doc Wire News
