Los investigadores de U of T Engineering han desarrollado una nueva forma de cultivar tejidos humanos realistas fuera del cuerpo. Su tecnología "persona en un chip", llamada AngioChip, es una plataforma poderosa para descubrir y probar nuevos medicamentos, y podríaeventualmente se utilizará para reparar o reemplazar órganos dañados.
El profesor Milica Radisic IBBME, ChemE, el estudiante graduado Boyang Zhang y el resto del equipo se encuentran entre esos grupos de investigación en todo el mundo que compiten para encontrar formas de cultivar tejidos humanos en el laboratorio, en condiciones que imitan el cuerpo de una persona real.Han desarrollado métodos únicos para fabricar andamios pequeños e intrincados para que crezcan células individuales. Estos entornos artificiales producen células y tejidos que se parecen más a la realidad que los que crecen acostados en una placa de Petri.
Las creaciones recientes del equipo han incluido BiowireTM, un método innovador para cultivar células cardíacas alrededor de una sutura de seda, así como un andamio para las células cardíacas que se juntan como láminas de Velcro ™. Pero AngioChip lleva la ingeniería de tejidos a un nivel completamente nuevo"Es una estructura completamente tridimensional completa con vasos sanguíneos internos", dice Radisic. "Se comporta como la vasculatura, y alrededor de ella hay una red para que otras células se unan y crezcan". El trabajo se publica hoy en eldiario Materiales de la naturaleza .
Zhang construyó el andamio de POMaC, un polímero que es a la vez biodegradable y biocompatible. El andamio está hecho de una serie de capas delgadas, estampadas con un patrón de canales de 50 a 100 micrómetros de ancho. Las capas,que se asemejan a los microchips de la computadora, luego se apilan en una estructura 3D de vasos sanguíneos sintéticos. A medida que se agrega cada capa, se usa luz UV para entrecruzar el polímero y unirlo a la capa de abajo.
Cuando la estructura está terminada, se baña en un líquido que contiene células vivas. Las células se adhieren rápidamente al interior y al exterior de los canales y comienzan a crecer tal como lo harían en el cuerpo humano.
"Anteriormente, la gente solo podía hacer esto usando dispositivos que aplastan las células entre láminas de silicona y vidrio", dice Radisic. "Necesitabas varias bombas y líneas de vacío para hacer funcionar un solo chip. Nuestro sistema funciona en una placa de cultivo celular normal, y no hay bombas; utilizamos cabezales de presión para perfundir los medios a través de la vasculatura. Los pozos están abiertos, por lo que puede acceder fácilmente al tejido ".
Utilizando la plataforma, el equipo ha construido versiones modelo de los tejidos del corazón y del hígado que funcionan como si fueran reales. "Nuestro hígado en realidad produjo urea y metabolizó los medicamentos", dice Radisic. Pueden conectar los vasos sanguíneos de los dos órganos artificiales, modelando así no solo los órganos en sí, sino también las interacciones entre ellos. Incluso inyectaron glóbulos blancos en los vasos y observaron cómo pasaban por los huecos de la pared del vaso para llegar al tejido del otro lado, tal como lo hacen.en el cuerpo humano
AngioChip tiene un gran potencial en el campo de las pruebas farmacéuticas. Los métodos actuales de prueba de drogas, como pruebas en animales y ensayos clínicos controlados, son costosos y están llenos de preocupaciones éticas. Las pruebas en tejidos humanos cultivados en laboratorio proporcionarían un modelo realistafracción del costo, pero esta área de investigación aún está en pañales ". En los últimos años, ha sido posible ordenar cultivos de células humanas para su análisis, pero se cultivan en una placa, un entorno bidimensional", dice Radisic." No capturan todas las características funcionales de un músculo cardíaco real, por ejemplo ".
Una plataforma más realista como AngioChip podría permitir a las compañías farmacéuticas detectar efectos secundarios peligrosos e interacciones entre compartimentos de órganos mucho antes de que sus productos lleguen al mercado, salvando innumerables vidas. También podría usarse para comprender y validar la efectividad de los medicamentos actuales e inclusopara examinar bibliotecas de compuestos químicos para descubrir nuevos medicamentos. A través de TARA Biosystems Inc., una empresa derivada cofundada por Radisic, el equipo ya está trabajando en la comercialización de la tecnología.
En el futuro, Radisic visualiza que sus tejidos cultivados en laboratorio se implantarán en el cuerpo para reparar órganos dañados por enfermedades. Debido a que las células utilizadas para sembrar la plataforma pueden provenir de cualquier persona, los nuevos tejidos podrían ser genéticamente idénticos al huésped previsto, reduciendoel riesgo de rechazo de órganos. Incluso en su forma actual, el equipo ha demostrado que el AngioChip puede implantarse en un animal vivo, sus vasos sanguíneos artificiales conectados a un sistema circulatorio real. El andamiaje de polímero simplemente se biodegrada después de varios meses.
El equipo aún tiene mucho trabajo por hacer. Cada AngioChip se hace actualmente a mano; si la plataforma se va a utilizar industrialmente, el equipo deberá desarrollar métodos de fabricación de alto rendimiento para crear muchas copias a la vez. Aún así, el potenciales obvio: "Realmente es multifuncional y resuelve muchos problemas en el espacio de ingeniería de tejidos", dice Radisic. "Es realmente la próxima generación".
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Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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