El valiente nuevo mundo de los órganos impresos en 3-D ahora incluye estructuras de ovario implantadas que, fieles a su diseño, en realidad ovulan, según un estudio de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern y la Escuela de Ingeniería McCormick.
Al extirpar el ovario de un ratón hembra y reemplazarlo con un ovario bioprotésico, el ratón no solo pudo ovular sino también dar a luz crías sanas. Las madres incluso pudieron amamantar a sus crías.
Los ovarios bioprotésicos están construidos con andamios impresos en 3-D que albergan óvulos inmaduros y han tenido éxito en aumentar la producción de hormonas y restaurar la fertilidad en ratones, que era el objetivo final de la investigación.
"Esta investigación muestra que estos ovarios bioprotésicos tienen una función duradera a largo plazo", dijo Teresa K. Woodruff, científica reproductiva y directora del Instituto de Investigación de la Salud de la Mujer en Feinberg. "Usando bioingeniería, en lugar de trasplantar de un cadáver, paracrear estructuras de órganos que funcionen y restauren la salud de ese tejido para esa persona, es el santo grial de la bioingeniería para la medicina regenerativa ".
El artículo se publicará el 16 de mayo en Comunicaciones de la naturaleza .
¿En qué se diferencia esta investigación de otras estructuras impresas en 3-D?
Lo que distingue a esta investigación de otros laboratorios es la arquitectura del andamio y el material, o "tinta", que están usando los científicos, dijo Ramille Shah, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales en McCormick y de cirugía en Feinberg.
Ese material es gelatina, que es un hidrogel biológico hecho de colágeno descompuesto que es seguro para usar en humanos. Los científicos sabían que cualquier andamio que crearan debía estar hecho de materiales orgánicos que fueran lo suficientemente rígidos para ser manipulados durante la cirugía.y lo suficientemente poroso como para interactuar naturalmente con los tejidos corporales del ratón.
"La mayoría de los hidrogeles son muy débiles, ya que están compuestos principalmente de agua y, a menudo, colapsan sobre sí mismos", dijo Shah. "Pero encontramos una temperatura de gelatina que le permite ser autosuficiente, no colapsar, yconducen a la construcción de varias capas. Nadie más ha podido imprimir gelatina con una geometría tan bien definida y autoportante ".
Esa geometría se relaciona directamente con si los folículos ováricos, las células de apoyo organizadas que producen hormonas que rodean un óvulo inmaduro, sobrevivirán en el ovario, que fue uno de los hallazgos más importantes del estudio.
"Este es el primer estudio que demuestra que la arquitectura de andamios marca la diferencia en la supervivencia de los folículos", dijo Shah. "No podríamos hacer eso si no utilizáramos una plataforma de impresora 3D".
¿Cómo afecta esto a los humanos?
El único objetivo de los científicos para desarrollar los ovarios bioprotésicos era ayudar a restaurar la fertilidad y la producción de hormonas en mujeres que se han sometido a tratamientos contra el cáncer en adultos o en aquellas que sobrevivieron al cáncer infantil y ahora tienen un mayor riesgo de infertilidad y problemas de desarrollo basados en hormonas.
"Lo que sucede con algunos de nuestros pacientes con cáncer es que sus ovarios no funcionan a un nivel lo suficientemente alto y necesitan usar terapias de reemplazo hormonal para desencadenar la pubertad", dijo Monica Laronda, coautora principal de esta investigacióny ex becaria postdoctoral en el laboratorio Woodruff ". El propósito de este andamio es recapitular cómo funcionaría un ovario. Estamos pensando en un panorama general, es decir, cada etapa de la vida de la niña, desde la pubertad hasta la edad adulta y la menopausia natural.. "
Laronda es ahora profesora asistente en el Instituto de Investigación Infantil Stanley Manne en el Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie.
Además, la creación exitosa de implantes impresos en 3-D para reemplazar el tejido blando complejo podría impactar significativamente el trabajo futuro en la medicina regenerativa de tejido blando.
Técnicamente, ¿cómo funciona la impresión biológica en 3-D?
La impresión en 3-D de una estructura de ovario es similar a la de un niño que usa Lincoln Logs, dijo Alexandra Rutz, coautora principal del estudio y ex becaria graduada en ingeniería biomédica en el laboratorio de Shah's Tissue Engineering and Additive Manufacturing TEAM en SimpsonQuerrey Institute. Los niños pueden colocar los troncos en ángulo recto para formar estructuras. Dependiendo de la distancia entre los troncos, la estructura cambia para construir una ventana o una puerta, etc.
"La impresión 3-D se realiza depositando filamentos", dijo Rutz, quien ahora es becario postdoctoral de Whitaker International en la École Des Mines De Saint-Étienne en Gardanne, Francia. "También puede controlar la distancia entre esos filamentoscomo el ángulo de avance entre capas, y eso nos daría diferentes tamaños de poros y diferentes geometrías de poros. "
En el laboratorio de Northwestern, los investigadores llaman a estas estructuras impresas en 3D "andamios" y las comparan con el andamio que rodea temporalmente un edificio mientras se repara.
"Cada órgano tiene un esqueleto", dijo Woodruff, quien también es profesor de obstetricia y ginecología en memoria de Thomas J. Watkins y miembro del Centro Integral de Cáncer Robert H. Lurie de la Universidad de Northwestern. "Aprendimos qué es ese esqueleto de ovarioparecía y lo usé como modelo para el implante de ovario bioprotésico ".
En un edificio, el andamio sostiene los materiales necesarios para reparar el edificio hasta que finalmente se retira. Lo que queda es una estructura capaz de sostenerse por sí misma. De manera similar, el "andamio" o "esqueleto" impreso en 3-D se implanta en unLa hembra y sus poros se pueden usar para optimizar la forma en que los folículos u óvulos inmaduros se atascan dentro del andamio. El andamio apoya la supervivencia de los óvulos inmaduros del ratón y las células que producen hormonas para impulsar la producción. La estructura abierta también deja espacio paralos óvulos maduran y ovulan, así como los vasos sanguíneos se forman dentro del implante, lo que permite que las hormonas circulen dentro del torrente sanguíneo del ratón y desencadenen la lactancia después del parto.
La colaboración exclusivamente femenina McCormick-Feinberg para esta investigación fue "muy fructífera", dijo Shah, y agregó que era motivador ser parte de un equipo exclusivamente femenino que investigaba para encontrar soluciones a los problemas de salud femenina.
"Lo que realmente hace que una colaboración funcione son las personalidades y poder encontrar el humor en la investigación", dijo Shah. "Teresa y yo bromeamos diciendo que somos abuelos de estos cachorros".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Kristin Samuelson. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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