Investigadores del Technion han desarrollado un implante 3D, el primero de su tipo, que combina tejido muscular y graso con vasos sanguíneos y una red linfática, un paso que, según dicen, podría eventualmente ayudar a tratar a pacientes con pérdida importante de tejido debido a lesiones, quemaduras o cirugía de cáncer.
Los hallazgos fueron publicados en la revista Cell Biomaterials por un equipo internacional dirigido por el Laboratorio Levenberg de la Facultad de Ingeniería Biomédica del Technion-Instituto Tecnológico de Israel.
El tratamiento estándar actual para la pérdida significativa de tejido es un colgajo autólogo, en el que se toma tejido de una parte del cuerpo del paciente y se trasplanta a la zona lesionada. Los médicos utilizan este método porque el tejido tomado de otra persona puede desencadenar el rechazo inmune y otras complicaciones.
La profesora Shulamit Levenberg, quien dirige el grupo de investigación del Technion, dijo que el nuevo desarrollo podría ofrecer un camino diferente.
«Nuestro desarrollo representa un paso significativo hacia la producción de tejidos implantables complejos para casos que involucran la pérdida de tejido muscular y graso debido a lesiones, quemaduras, resección de tumores y más», dijo. «La tecnología presentada en el documento puede, en el futuro, permitir la producción de colgajos personalizados adaptados a las características específicas de la lesión de un paciente individual».
Un colgajo es un implante de tejido que incluye un sistema vascular, el cual ayuda a conectarlo al sitio dañado después de la implantación. Sin dicho sistema, el implante no recibe inmediatamente suficiente oxígeno y nutrientes, y los desechos no se eliminan de manera eficiente.
Según los investigadores, el nuevo colgajo es el primero en incorporar no solo una red jerárquica de vasos sanguíneos, sino también una red linfática, que es esencial para drenar líquidos de los espacios entre las células. El colgajo también incluye tejidos musculares y grasos en una única estructura, junto con un asa arteriovenosa diseñada para conectarse directamente al suministro de sangre en el sitio de implantación.
El equipo dijo que la construcción general imita de cerca el tejido natural, incluyendo la matriz extracelular, o MEC, la estructura de soporte que rodea las células. Dijeron que eso requería optimizar el proceso de impresión, tanto en el diseño de la estructura impresa como en la calibración de las jeringas utilizadas para colocar las células dentro del colgajo.
En experimentos con ratas, los investigadores dijeron que la conexión del colgajo al sitio objetivo condujo a una integración rápida. Reportaron entrega continua de oxígeno y nutrientes, flujo sanguíneo estable, desarrollo muscular normal y estabilidad de las células grasas. El resultado, dijeron, fue que el colgajo se convirtió en una parte integral del sitio de implantación y del tejido circundante, tanto estética como funcionalmente.
El estudio fue dirigido por Levenberg, quien encabeza el Laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Células Madre del Technion, junto con la Dra. Eliana Fischer, médica y graduada de la Facultad de Medicina Ruth y Bruce Rappaport del Technion, quien ahora es estudiante de doctorado en el laboratorio, y la estudiante de doctorado Anna Tsukerman, bióloga graduada que ingresó al programa después de seis años en la industria biomédica.
Los investigadores utilizaron una biotinta basada en componentes de la matriz extracelular, que, según dijeron, imita el entorno natural del tejido y permite imprimir tejido muscular y graso de una manera que fomenta la diferenciación celular.
Para apoyar el crecimiento del sistema vascular, el equipo imprimió vasos sanguíneos diseñados y desarrolló un biorreactor en el que se cultivaron bajo condiciones de flujo destinadas a imitar el flujo sanguíneo natural y promover la maduración de la capa endotelial.
En la siguiente etapa, los colgajos se implantaron en ratas y se conectaron directamente a una arteria y una vena en el sitio objetivo. Aunque los experimentos se realizaron en ratas, los tejidos diseñados se hicieron a partir de células humanas para probar la viabilidad de la tecnología para su eventual uso en personas, dijeron los investigadores.
El grupo ha comenzado ahora a probar la tecnología en animales grandes, lo que describió como el siguiente paso hacia posibles ensayos clínicos.
El estudio también incluyó a investigadores del Departamento de Cirugía Plástica de la Escuela de Ciencias Médicas de la Universidad de Tokushima en Japón. Fue apoyado por la Unión Europea a través de una beca ERC y por la empresa japonesa Nichia bajo un programa de subvenciones conjunto que involucra a Nichia, el Technion y la Universidad de Tokushima.
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