20 personas mueren todos los días esperando un trasplante de órgano en los Estados Unidos, y aunque ahora se realizan más de 30,000 trasplantes anualmente, actualmente hay más de 113,000 pacientes en listas de espera de órganos. Muchos consideran que los órganos humanos cultivados artificialmente son los "santos"para resolver esta 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, todos los tejidos humanos impresos en 3D hasta la fecha carecen de la densidad celular y el órgano-funciones de nivel requeridas para su uso en la reparación y reemplazo de órganos.
Ahora, una nueva técnica llamada SWIFT escritura de sacrificio en tejido funcional creada por investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson SEAS, supera ese obstáculo importante mediante la impresión vascular en 3Dcanales en 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. Avances científicos .
"Este es un paradigma completamente nuevo para la fabricación de tejidos", dijo el coautor principal Mark Skylar-Scott, Ph.D., investigador asociado en el Instituto Wyss. "En lugar de intentar imprimir en 3D el valor de un órgano enterocélulas, SWIFT se enfoca solo en imprimir 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 versiones cultivadas en laboratorio que contienen las propias células de los pacientes ".
SWIFT implica un proceso de dos pasos que comienza con la formación de cientos de miles de agregados derivados de células madre en una matriz densa y viva de OBB que contiene alrededor de 200 millones de células por mililitro. Luego, una red vascular a través de la cual oxígeno y otroslos nutrientes que pueden ser entregados a las células se incrustan dentro de la matriz escribiendo y quitando una tinta de sacrificio ". La formación de una matriz densa a partir de estos OBB mata a dos pájaros de un tiro: no solo logra una alta densidad celular similar a la de los órganos humanos, pero la viscosidad de la matriz también permite la impresión de una red dominante de canales perfusionables dentro de ella para imitar los vasos sanguíneos que sostienen los órganos humanos ", dijo el coautor principal Sébastien Uzel, PhD., Investigador Asociado en el Instituto Wyss y SEAS.
Los agregados 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 bajas temperaturas 0-4 o C, la matriz densa tiene la consistencia de la mayonesa, lo suficientemente suave como para manipularla 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 o C, se endurece para volverse más sólido 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 se puede perfundir con medios oxigenados para nutrir las célulasLos 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 usando 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 consiste en células derivadas del corazón y medios fluidos 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 contraccionesse volvió más sincrónico y más de 20 veces más fuerte, 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", dijo la autora correspondiente Jennifer Lewis, Sc.D., quien es un CoreMiembro de la facultad 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 órganosalrededor del mundo."
Se están realizando colaboraciones con los miembros de la facultad del Instituto Wyss Chris Chen, MD, Ph.D. en la Universidad de Boston y Sangeeta Bhatia, MD, Ph.D., en el MIT para implantar estos tejidos en modelos animales y explorar su integración con el huésped, como partede la Iniciativa de ingeniería de órganos 3D codirigida por Lewis y Chris Chen.
"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", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es elJudah Folkman, Profesor de Biología Vascular en HMS, el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital y Profesor de Bioingeniería en SEAS. "Continuamos impresionados por los logros en el laboratorio de Jennifer, incluida esta investigación, que finalmente tiene el potencial de mejorar drásticamente ambosingeniería de órganos y la esperanza de vida de pacientes cuyos propios órganos están fallando "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Original escrito por Lindsay Brownell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :