Los investigadores de la Universidad de Oxford fabricaron un tejido cerebral de dos capas mediante la impresión 3D de células madre neuronales humanas con el que se pretende reparar lesiones cerebrales, indicó el estudio.
Las lesiones cerebrales, incluidas las causadas por trauma, accidente cerebrovascular y cirugía para tumores cerebrales, suelen provocar un daño significativo a la corteza cerebral (la capa externa del cerebro humano), lo que lleva a dificultades en la cognición, el movimiento y la comunicación.
Por ejemplo, cada año, alrededor de 70 millones de personas en todo el mundo sufren de lesiones cerebrales traumáticas (TBI), y 5 millones de estos casos son graves o mortales. Actualmente, no hay tratamientos efectivos para lesiones cerebrales graves, lo que lleva a graves impactos en la calidad de vida.
Las terapias regenerativas de tejidos, especialmente aquellas en las que los pacientes reciben implantes derivados de sus propias células madre, podrían ser una ruta prometedora para tratar las lesiones cerebrales en el futuro. Hasta ahora, sin embargo, no ha habido ningún método para garantizar que las células madre implantadas imitaran la arquitectura del cerebro.
El tejido cerebral de dos capas mediante la impresión 3D de células madre neuronales humanas se implantaron en rodajas de cerebro de ratón, las células mostraron una integración estructural y funcional convincente con el tejido huésped, indicaron los investigadores.
La estructura cortical se hizo a partir de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC), que tienen el potencial de producir los tipos de células que se encuentran en la mayoría de los tejidos humanos. Una ventaja clave del uso de hiPSC para la reparación de tejidos es que se pueden derivar fácilmente de las células cosechadas de los propios pacientes y, por lo tanto, no desencadenarían una respuesta inmune.
Los hiPSC se diferenciaron en células progenitoras neuronales para dos capas diferentes de la corteza cerebral, mediante el uso de combinaciones específicas de factores de crecimiento y productos químicos. Luego, las células se suspendieron en solución para generar dos “biotintas”, que luego se imprimieron para producir una estructura de dos capas. En el cultivo, los tejidos impresos mantuvieron su arquitectura celular en capas durante semanas, como lo indica la expresión de biomarcadores específicos de la capa.
Cuando los tejidos impresos se implantaron en rebanadas de cerebro de ratón, mostraron una fuerte integración, como lo demuestra la proyección de los procesos neuronales y la migración de neuronas a través del límite implante-anfitrión.
Las células implantadas también mostraron actividad de señalización, que se correlacionó con la de las células huésped. Esto indica que las células humanas y de ratón se estaban comunicando entre sí, demostrando una integración funcional y estructural.
Los investigadores ahora tienen la intención de refinar aún más la técnica de impresión de gotas para crear tejidos complejos de la corteza cerebral de múltiples capas que imitan de manera más realista la arquitectura del cerebro humano. Además de su potencial para reparar lesiones cerebrales, estos tejidos de ingeniería podrían usarse en la evaluación de medicamentos, estudios del desarrollo cerebral y para mejorar la comprensión de la base de la cognición.
El nuevo avance se basa en el historial de una década del equipo en la invención y patentación de tecnologías de impresión 3D para tejidos sintéticos y células cultivadas. La autora principal, la Dra. Linna Zhou, dijo: “Nuestra técnica de impresión de gotas proporciona un medio para diseñar tejidos 3D vivos con las arquitecturas deseadas, lo que nos acerca a la creación de tratamientos de implantación personalizados para lesiones cerebrales”. N
