Un corazón humano a escala pequeña impreso en 3D, diseñado a partir de los propios materiales y células del paciente. Crédito: Advanced Science/Tel Aviv University.
Corazón impreso en 3D utilizando el propio tejido del paciente
15 de Abril de 2019 | Historia original de la Tel Aviv University of American Friends
Los investigadores de la Universidad de Tel Aviv (TAU) han realizado la "impresión" 3D del primer corazón vascularizado del mundo, utilizando material extracelular y células del propio paciente. Sus hallazgos fueron publicados el 15 de abril en la revista científica: Advanced Science. El corazón desarrollado, posee una coincidencia completa con las propiedades inmunológicas, celulares, bioquímicas y anatómicas del paciente.
Hasta ahora, los científicos de medicina regenerativa, un campo posicionado en el cruce de las ciencias biológicas y la tecnología, han tenido éxito sólo en la impresión de tejidos simples, carentes de vasos sanguíneos.
“Esta es la primera vez que se ha diseñado e impreso con éxito un corazón completo, repleto de células, vasos sanguíneos, ventrículos y aurículas”, dijo el Prof. de Biología Molecular, Celular y Biotecnología Tal Dvir de la TAU, quien lideró las investigaciones para el estudio.
La enfermedad cardíaca es la principal causa de muerte entre hombres y mujeres en los Estados Unidos. El trasplante de corazón es actualmente el único tratamiento disponible para los pacientes con insuficiencia cardíaca en etapa final. Dada la grave escasez de donantes de corazón, la necesidad de desarrollar nuevos enfoques para la regeneración del corazón enfermo es urgente.
“Este corazón está fabricado con células humanas y materiales biológicos específicos del paciente. En nuestro proceso, estos materiales sirven como “biotintas”, sustancias compuestas de azúcares y proteínas que se pueden utilizar para la impresión 3D de modelos de tejidos complejos”, dijo el Prof. Dvir.
Los que en el pasado han logrado imprimir en 3D la estructura de un corazón, no han podido hacerlo con las células y los vasos sanguíneos. Nuestros resultados demuestran el potencial de nuestro enfoque para la ingeniería de tejidos personalizado y para en el futuro emplearlo en el reemplazo de órganos”.
La investigación para el estudio fue llevada a cabo conjuntamente por el Prof. Dvir, el Dr. Assaf Shapira de la Facultad de Ciencias de la Vida de la TAU y Nadav Noor, un estudiante de doctorado del laboratorio del Prof. Dvir.
“En esta etapa, nuestro corazón 3D es pequeño, del tamaño del corazón de un conejo”, explica el Prof. Dvir. “Pero los corazones humanos, de mayor tamaño, requieren la misma tecnología.”
Para la investigación, se tomó una biopsia de tejido graso de los pacientes. Los materiales celulares y extracelulares del tejido fueron separados. Mientras que las células fueron reprogramadas para convertirse en células madre pluripotentes, la matriz extracelular (ECM), una red tridimensional de macromoléculas como el colágeno y las glicoproteínas se procesó en un hidrogel personalizado que sirvió como la “tinta de impresión”.
Después de ser mezcladas con el hidrogel, primero las células se diferenciaron eficientemente en las células cardiacas o endoteliales creando parches cardiacos con los vasos sanguíneos, inmunocompatibles con el paciente, y posteriormente, un corazón entero.
Según el Prof. Dvir, el uso de materiales “nativos” específicos para cada paciente es crucial para el éxito de la ingeniería de tejidos y órganos.
“La biocompatibilidad de los materiales obtenidos por este método de ingeniería es crucial para eliminar el riesgo de rechazo del implante, lo que pone en peligro el éxito de estos tratamientos”, dijo el Prof. Dvir. “Idealmente, el biomaterial debe poseer las mismas propiedades bioquímicas, mecánicas y topográficas de los propios tejidos del paciente. Aquí, podemos reportar un enfoque simple para la obtención de los tejidos cardíacos gruesos, vascularizados y perfusibles, impresos en 3D que coinciden completamente con las propiedades inmunológicas, celulares, bioquímicas y anatómicas del paciente.”
Los investigadores ahora planean cultivar los corazones impresos en el laboratorio y “enseñarles a comportarse” como corazones, dijo el Prof. Dvir. A continuación, planean trasplantar el corazón impreso en 3D en modelos animales.
“Tenemos que desarrollar aún más el corazón impreso”, concluye. “Las células necesitan adquirir capacidad de bombeo. Actualmente pueden contraerse, pero necesitamos que trabajen juntas. Esperamos tener éxito y demostrar la eficacia y utilidad de nuestro método.”
“Quizás en diez años existan impresoras de organos en los mejores hospitales alrededor del mundo y estos procedimientos sean conducidos rutinariamente.”
Este artículo ha sido republicado a partir del material proporcionado por Tel Aviv University American Friends y editado para adecuar su longitud y contenido.
Referencia: Noor, N.; Shapira, A.; Edri, R.; Gal, I.; Wertheim, L. and Dvir, T. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Advanced Science 15 April 2019. https://doi.org/10.1002/advs.201900344
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