Científicos de la Universidad de California han desarrollaron una nueva tecnología de bioimpresión en 3D capaz de permite fabricar tejido que imita a detalle la compleja estructura y funcionamiento del hígado humano.
El hígado es el órgano sólido más grande del cuerpo humano. Recibe aproximadamente 1,5 litros de sangre por minuto e interviene en importantes funciones metabólicas como la síntesis de proteínas plasmáticas, función desintoxicante, almacenaje de vitaminas y glucógeno, además de secreción de bilis, entre otras. También es responsable de eliminar de la sangre las sustancias que puedan resultar nocivas para el organismo, convirtiéndolas en inocuas.
El tejido resultante es un modelo que representa fielmente una muestra de tejido hepático a nivel microscópico. La herramienta acelerará el trabajo de las compañías farmacéuticas para probar sus fármacos y abre la puerta para la impresión futura de órganos que se puedan implantar en el cuerpo humano, refieren los investigadores.
“Normalmente se tarda unos 12 años y se invierte 1,8 mil millones de dólares (casi 1,6 mil millones de euros) para fabricar un medicamento que cuente con el aprobado de la FDA”, dijo Shaochen Chen, responsable de la investigación. Esa prolongación en el tiempo se debe a que más del 90% de los fármacos que se presenta no pasa las pruebas con animales o los ensayos clínicos humanos.
El hígado es el único órgano que recibe sangre de dos fuentes, el corazón y los intestinos, cada una con diferentes presiones y componentes químicos. El modelo en 3D reproduce este intrincado sistema de suministro de sangre, proporcionando así una comprensión sin precedentes del complejo acoplamiento entre la circulación y las funciones metabólicas del hígado, tanto en una persona sana como enferma.
Para ello, el equipo emplea una nueva técnica de bioimpresión desarrollada en su laboratorio, que permite producir rápidamente microestructuras complejas en 3D que imitan con máxima precisión las características de los tejidos biológicos. La impresión se realiza en dos fases.
En primer lugar se imprime un patrón con forma de panal, con hexágonos de 900 micrómetros, introduciendo en cada uno células hepáticas derivadas de células madre pluripotentes inducidas, células procedentes de cualquier parte del cuerpo que son capaces de “reprogramarse” como células madre.
La ventaja de usar este tipo de células es que pueden ser específicas de cada paciente, lo que las hace ideales para el estudio concreto de un fármaco en un tipo de enfermos determinado. Asimismo, al poder derivar por ejemplo de células de la piel, no se necesita extraer hepatocitos para construir el tejido del hígado.
A continuación, en una segunda fase se imprimen las células mesenquimales, que sirven de soporte entre los hexágonos, y las endoteliales para reproducir los vasos sanguíneos. En total la estructura completa es un cuadrado de 3×3 milímetros y 200 micrómetros de grosor, que tarda escasos segundos en imprimirse.
El tejido resultante es capaz de realizar diversas funciones propias del hígado, como la secreción de albúmina y la producción de urea. Además, expresó un nivel relativamente alto de una enzima que se considera determinante para metabolizar muchos de los fármacos administrados a los pacientes.
Actualmente los investigadores se muestra confiados en que su avance en Bioimpresión 3D no sólo agilizará el ensayo de medicamentos por parte de las compañías farmacéuticas, sino que también abre la puerta para la impresión específica en el futuro de estructuras biológicas que se puedan implantar en el cuerpo humano.
Referencia: Universidad de California San Diego