"A partir de células sanguíneas humanas, investigadores brasileños
han podido obtener organoides hepáticos, o minifiguras, capaces de
realizar funciones orgánicas típicas, como la producción de proteínas
vitales, la secreción y el almacenamiento de sustancias. El avance
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, realizado en el Centro de Investigación de Genoma Humano y
Células Madre ( CEGH-CEL ), un Centro de Investigación, Innovación y
Difusión (CEPID) financiado por la FAPESP, en la Universidad de São
Paulo (USP), combinó bioingeniería, como la reprogramación celular y la
producción de células madre pluripotentes, con bioimpresión 3D. La
estrategia permitió que el tejido producido por la impresora mantuviera
la función hepática durante un período más largo que el trabajo previo
de otros grupos.
“Todavía hay pasos a seguir hasta que tengamos un cuerpo completo,
pero estamos en un camino muy prometedor. Es posible que en el futuro
cercano, en lugar de esperar un trasplante de órgano, sea posible tomar
la propia célula y reprogramarla para construir un nuevo hígado en el
laboratorio. Otra ventaja importante es que, dado que son las propias
células del paciente, la posibilidad de rechazo en teoría sería cero ”,
dijo Mayana Zatz , coordinadora de CEGH-CEL y coautora del artículo
publicado en Biofabrication .
La innovación del estudio es cómo incluir células en la biotinta
utilizada para formar tejido en la impresora 3D. “En lugar de imprimir
celdas individualizadas, hemos desarrollado una forma de agruparlas
antes de imprimir. Son estos 'grupos' de células, o esferoides, los que
forman el tejido y mantienen su funcionalidad durante mucho más tiempo
", explicó Ernesto Goulart , becario postdoctoral en el Instituto de
Biociencias de la USP y primer autor del artículo.
Esto evita un problema común a la mayoría de las técnicas de
bioimpresión de tejidos humanos: la pérdida gradual del contacto entre
las células y, en consecuencia, de la funcionalidad del tejido.
En el estudio, la formación de esferoides se produce ya en el proceso
de diferenciación, cuando las células pluripotentes se transforman en
células de tejido hepático (hepatocitos, células vasculares y
mesenquimales). “Comenzamos el proceso de diferenciación ya con las
celdas agrupadas. Se cultivan en agitación y forman racimos
espontáneamente ”, dijo Goulart.
Según los investigadores, el proceso completo, desde la recolección
de sangre del paciente hasta la obtención de tejido funcional, se demora
aproximadamente 90 días y se puede dividir en tres etapas:
diferenciación, impresión y maduración.
Inicialmente, los investigadores reprograman las células sanguíneas
para regresar a una etapa de pluripotencia característica de las células
madre (células madre pluripotentes inducidas o iPS, una técnica que
obtuvo el Premio Nobel de Medicina para el científico japonés Shinya
Yamanaka en 2012). Luego inducen la diferenciación en las células
hepáticas.
Los esferoides se mezclan con la biotinta, una especie de hidrogel, y
se imprimen. Las estructuras resultantes experimentan un período de
maduración en cultivo que dura 18 días.
“La deposición esferoide durante la impresión ocurre en tres ejes, lo
cual es necesario para que el material gane volumen y para que el
tejido sea soportado. Luego se realiza una reacción de reticulación para
que la impresión, que tiene la consistencia de un gel, se endurezca
hasta el punto de manipulación o incluso de sutura ”, dijo Goulart.
La mayoría de los métodos disponibles para imprimir tejido vivo
utilizan inmersión y dispersión celular dentro de un hidrogel para
recapitular el microambiente y la funcionalidad del tejido. Sin embargo,
se ha demostrado que en la dispersión de célula a célula la tendencia
es a la pérdida de contacto celular y funcionalidad.
“Es un proceso un poco traumático para las células, que necesitan
tiempo para acostumbrarse al medio ambiente y ganar funcionalidad. En
esta etapa, todavía no son un tejido, ya que están dispersas, pero como
hemos visto, ya tienen la capacidad de desintoxicar la sangre y también
de producir y secretar albúmina [proteína producida exclusivamente por
el hígado], por ejemplo ", dijo Goulart a la Agencia FAPESP .
En el estudio, los investigadores desarrollaron los mini-hígados
utilizando células sanguíneas de tres voluntarios. Se compararon los
marcadores relacionados con la funcionalidad, como el mantenimiento del
contacto celular, la producción y liberación de proteínas. “Los
esferoides funcionan mucho mejor que los obtenidos por dispersión de
célula a célula. Como se predijo, durante la maduración, no tenían
marcadores de función hepática reducidos ”, dijo.
Aunque el estudio se limitó a la producción de hígados en miniatura,
Goulart cree que es posible producir órganos completos en el futuro que
podrían ser trasplantados. "Lo hicimos en una escala mínima, pero con
inversión e interés es muy fácil de escalar", dijo.
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