Investigación Por S. A. D. Martes, 16 Abril 2019 18:20
GRAN AVANCE

Científicos de la Universidad de Tel Aviv imprimen por primera vez un corazón en 3D utilizando células humanas

El órgano diseñado se ajusta completamente a las propiedades celulares y anatómicas del paciente

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El corazón 'vivo' que los científicos han conseguido imprimir en el laboratorio. El corazón 'vivo' que los científicos han conseguido imprimir en el laboratorio. TAV
Un corazón impreso en 3D Universidad de Tel Aviv

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv (Israel) han conseguido imprimir el primer corazón vascularizado en 3D del mundo utilizando las células y los materiales biológicos de un paciente. Hasta ahora, los investigadores en el ámbito de la Medicina regenerativa, un campo ubicado entre la Biología y la Tecnología, habían logrado imprimir solo tejidos simples sin vasos sanguíneos.

"Esta es la primera vez que alguien ha diseñado e impreso con éxito un corazón lleno de células, vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras", ha explicado el director del estudio, el profesor Tal Dvir, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Biología Celular Molecular y Biotecnología-Centro de Nanociencia y Nanotecnología y Centro Sagol de Biotecnología Regenerativa.

Como se recuerda desde la Universidad de Tel Aviv (TAU), la enfermedad cardiaca es la principal causa de muerte en Estados Unidos. Actualmente, el trasplante de corazón es el único tratamiento disponible para pacientes con insuficiencia cardiaca en etapa terminal, y dada la grave escasez de donantes de corazón, la necesidad de desarrollar nuevos enfoques para regenerar el corazón enfermo es urgente.

"Este corazón está hecho de células humanas y materiales biológicos específicos del paciente. En nuestro proceso, estos materiales sirven como enlaces biológicos, sustancias elaboradas a partir de azúcares y proteínas que se pueden usar para la impresión 3D de modelos de tejidos complejos. Nuestros resultados demuestran el potencial de nuestro enfoque para la ingeniería de reemplazo personalizado de tejidos y órganos en el futuro", ha señalado el profesor Dvir.

La investigación ha sido realizada conjuntamente por el profesor Dvir; el Dr. Assaf Shapira, de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv, y Nadav Moor, estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor Dvir.

"Por el momento, nuestro corazón 3D es pequeño, del tamaño del corazón de un conejo", ha matizado el director del proyecto, antes de añadir: "Pero los corazones humanos más grandes requieren la misma tecnología".

El secreto para un nuevo corazón

Para la investigación, se tomó una biopsia de tejido graso de pacientes. Poteriormente se separaron los materiales celulares y a-celulares del tejido. Mientras que las células se reprogramaron para convertirse en células madre pluripotentes, la matriz extracelular (MEC), una red tridimensional de macromoléculas extracelulares como el colágeno y las glicoproteínas, se procesaron en un hidrogel personalizado que sirvió como tinta de impresión.

Después de mezclarse con el hidrogel, las células se diferenciaron eficazmente en células cardiacas o endoteliales para crear parches cardiacos compatibles con el sistema inmunitario, específicos del paciente, con vasos sanguíneos y, posteriormente, un corazón completo.

Sin riesgo de rechazo

De acuerdo con el profesor Dvir, el uso de materiales propios del paciente es crucial para la ingeniería exitosa de tejidos y órganos.

"La biocompatibilidad de los materiales diseñados es crucial para eliminar el riesgo de rechazo de implantes, lo que pone en peligro el éxito de tales tratamientos. Idealmente, el biomaterial debe poseer las mismas propiedades bioquímicas, mecánicas y topográficas de los tejidos del propio paciente. Aquí reportar un enfoque simple para los tejidos cardiacos gruesos, vascularizados y perfundibles impresos en 3D que coinciden completamente con el inmunológico, celular, bioquímico y propiedades anatómicas del paciente", destaca el investigador.

El pronóstico: en los hospitales, dentro de una década

Los científicos planean ahora desarrollar los corazones impresos en el laboratorio y "enseñarles a comportarse" como los corazones, para posteriormente trasplantar el corazón impreso en 3D en modelos animales. 

"Necesitamos desarrollar más el corazón impreso. Las células necesitan desarrollar una capacidad de bombeo; actualmente pueden contraerse, pero necesitamos que trabajen juntas. Nuestra esperanza es que triunfemos y probemos la eficacia y utilidad de nuestro método. Tal vez en diez años habrá impresoras de órganos en los mejores hospitales del mundo, y estos procedimientos se realizarán de forma rutinaria", ha pronosticado el profesor Dvir.

 

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