Los investigadores crean células cardíacas a partir de células madre utilizando la impresión en 3D
La fabricación de aditivos permite la producción de cardiomiocitos de novo controlando la agregación del cuerpo embrionario
Todos los humanos parten de una sola célula que luego se divide para formar el embrión. Dependiendo de las señales enviadas por sus células adyacentes, estas células divididas se desarrollan o diferencian en tejidos u órganos específicos.
Cuerpos embrionarios artificiales con diferentes características que fueron hechos usando impresión 3D.
SUTD
En la medicina regenerativa, el control de esa diferenciación en el laboratorio es crucial, ya que las células madre podrían diferenciarse para permitir el crecimiento de órganos in vitro y reemplazar las células adultas dañadas, en particular las que tienen una capacidad muy limitada para replicarse, como el cerebro o el corazón.
Un enfoque común que los científicos adoptan para diferenciar las células madre es el uso de estimuladores químicos. Si bien este método es muy eficiente para producir un solo tipo de células, carece de la capacidad de reproducir la complejidad de los organismos vivos, donde varios tipos de células coexisten y colaboran para formar un órgano.
Alternativamente, inspirado por el proceso natural de desarrollo celular, otro método implica el empaquetamiento de las células madre en pequeños agregados celulares, o esferas llamadas cuerpos embrionarios. Al igual que en los embriones reales, la interacción célula-célula en los cuerpos embrionarios es el principal impulsor de la diferenciación. A partir de la producción de estos cuerpos embrionarios, se descubrió que parámetros como el número de células, el tamaño y la esfericidad del cuerpo embrionario influyen en los tipos de células que se producen.
Sin embargo, como los científicos no han podido controlar esos parámetros, han tenido que producir laboriosamente un gran número de cuerpos embrionarios y seleccionar los específicos con características adecuadas para ser estudiados.
Para hacer frente a este desafío, los investigadores de la Universidad Tecnológica y de Diseño de Singapur (SUTD) recurrieron a la fabricación de aditivos para controlar la diferenciación de las células madre en los cuerpos de los embriones. Su estudio de investigación se publicó en Bioprinting.
Adoptando un enfoque multidisciplinario combinando los dominios de investigación de la fabricación 3D y las ciencias de la vida, la estudiante de doctorado Rupambika Das y el profesor adjunto Javier G. Fernández 3D imprimieron varios dispositivos físicos a microescala con geometrías finamente ajustadas. Utilizaron los dispositivos para demostrar una precisión sin precedentes en la diferenciación dirigida de células madre mediante la formación de cuerpos embrionarios. En su estudio, regularon con éxito los parámetros para mejorar la producción de cardiomiocitos, células que se encuentran en el corazón.
"El campo de la fabricación de aditivos está evolucionando a un ritmo inigualable. Estamos viendo niveles de precisión, velocidad y costo que eran inconcebibles hace sólo unos años. Lo que hemos demostrado es que la impresión en 3D ha alcanzado ahora el punto de precisión geométrica donde es capaz de controlar el resultado de la diferenciación de las células madre. Y al hacerlo, estamos impulsando la medicina regenerativa para avanzar aún más junto con el ritmo acelerado de la industria de fabricación de aditivos", dijo el investigador principal, el profesor adjunto Javier G. Fernández de SUTD.
"El uso de la impresión en 3D en la biología se ha centrado fuertemente en la impresión de tejidos artificiales utilizando células cargadas de células, para construir órganos artificiales 'pieza por pieza'. Ahora, hemos demostrado que la impresión en 3D tiene el potencial de ser utilizada en un enfoque bioinspirado en el que podemos controlar las células para que crezcan en un laboratorio al igual que crecen en vivo", añadió el primer autor Rupambika Das, estudiante de doctorado de SUTD.
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