Tejidos impresos en 3D de células madre podrían reparar lesiones cerebrales

Tejidos impresos en 3D de células madre podrían reparar lesiones cerebrales

Los tejidos impresos en 3D que utilizan células madre pueden ofrecer reparación de lesiones cerebrales, una innovadora técnica ideada por investigadores en un nuevo estudio.

10 de octubre de 2023

Los investigadores han utilizado células madre neurales humanas para imprimir en 3D tejido cerebral funcional que imita la arquitectura de la corteza cerebral, la capa más externa del cerebro. Esta innovadora técnica tiene el potencial de proporcionar reparaciones individualizadas de lesiones cerebrales.

Células madre en tejidos

Nuestros cerebros tienen una arquitectura delicada y compleja que puede resultar dañada por traumatismos, accidentes cerebrovasculares, epilepsia y cirugías de extirpación de tumores, lo que genera dificultades con la comunicación, el movimiento y la cognición.

Las células madre tienen el potencial de regenerar tejido cerebral dañado, pero hasta ahora ha resultado difícil recrear la arquitectura del cerebro.

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Oxford fabricaron un tejido cerebral de dos capas mediante la impresión 3D de células madre neurales humanas que, cuando se implantaban en el tejido cerebral de un ratón, se integraban con él tanto estructural como funcionalmente.

«Nuestra técnica de impresión de gotas proporciona un medio para diseñar tejidos vivos en 3D con las arquitecturas deseadas, lo que nos acerca a la creación de tratamientos de implantación personalizados para lesiones cerebrales«, dijo Linna Zhou, una de las autoras correspondientes del estudio.

Las células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC) tienen un gran potencial para su uso en terapias regenerativas de tejidos. Son células madre artificiales derivadas de células somáticas que han sido reprogramadas genéticamente a un estado similar a las células madre embrionarias, lo que les otorga la capacidad única de diferenciarse en cualquier tipo de célula del cuerpo.

En el estudio actual, los investigadores primero diferenciaron las hiPSC en dos tipos de células progenitoras neurales diseñadas para formar las capas superior y profunda de la corteza cerebral. Estos progenitores específicos de capas se utilizaron para crear dos biotintas que se imprimieron en tejidos en capas mediante impresión de gotas 3D, un tipo de impresión que permite la producción de tejidos blandos.

Se permitió que las células progenitoras impresas maduraran antes de que los tejidos en capas se implantaran en tejido cerebral vivo de ratón, donde se monitoreó su crecimiento y actividad durante una semana.

Reparar lesiones cerebrales con tejidos impresos en 3D de células madre

Reparar lesiones cerebrales con tejidos impresos en 3D de células madre

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El cerebro humano

Los tejidos implantados mostraron una fuerte integración con las células cerebrales del ratón, incluida la formación de procesos neuronales (las proyecciones en forma de dedos que conducen y transmiten señales nerviosas) y la migración de neuronas a través de la frontera entre el implante y el huésped. Las células implantadas también mostraron actividad de señalización correlacionada con las células huésped, lo que indica que las células se comunicaban entre sí y demostraban una integración funcional y estructural.

«El desarrollo del cerebro humano es un proceso delicado y elaborado con una coreografía compleja», dijo Zoltán Molnár, otro de los autores correspondientes del estudio. “Sería ingenuo pensar que podemos recrear toda la progresión celular en el laboratorio. No obstante, nuestro proyecto de impresión 3D demuestra un progreso sustancial en el control de los destinos y disposiciones de las iPSC humanas para formar las unidades funcionales básicas de la corteza cerebral”.

Como la corteza cerebral humana tiene hasta seis capas de células nerviosas, los investigadores planean perfeccionar la técnica de impresión de gotas en 3D para crear tejidos más complejos y de múltiples capas que imiten de manera más realista la arquitectura del cerebro. Además del uso potencial del tejido impreso para reparar lesiones cerebrales, dicen que también podría usarse en pruebas de drogas, estudios del desarrollo del cerebro y para mejorar nuestra comprensión de la cognición.

 

Fuente | Nature Communications

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