Historia original de la Universidad de California (UC; CA, EE. UU.).
Un proyecto de investigación de 25,8 millones de dólares en la Universidad de California, San Diego, financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H), tiene como objetivo cambiar esta situación mediante el desarrollo de un hígado bioimpreso en 3D, totalmente funcional y específico para el paciente.
Dirigido por el experto en bioimpresión 3D Shaochen Chen, profesor de química y nanoingeniería de la familia Aiiso Yufeng Li en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, el proyecto reúne a un equipo multidisciplinario de expertos en el campus de UC San Diego en ingeniería, biología hepática, imágenes del hígado, cirugía hepática e inteligencia artificial. El objetivo es crear un hígado «hecho a medida» cultivado a partir de las propias células del paciente. El enfoque podría ofrecer una alternativa segura y escalable al trasplante que elimine la necesidad de órganos de donantes y medicamentos inmunosupresores de por vida.
«Cuando la gente piensa en la impresión 3D, a menudo imagina que no se fabrican órganos humanos, sino cosas como soportes para teléfonos móviles o juguetes», dijo Chen. «Sin embargo, la necesidad de trasplantes de órganos es enorme, y la bioimpresión 3D es especialmente adecuada para resolver este desafío, ya que nos permite adaptar cada órgano al paciente. Nuestro objetivo final, el Santo Grial, es ayudar a resolver la escasez de órganos imprimiendo órganos humanos reales y vivos que puedan restaurar la salud y la calidad de vida».
Los objetivos del proyecto representan la culminación de más de dos décadas de innovación en bioimpresión 3D por parte de Chen y su laboratorio. Juntos, el equipo ha desarrollado una tecnología que puede producir rápidamente tejidos biológicos de alta resolución con estructuras multicelulares complejas en segundos en lugar de horas.
Iluminando el camino: cómo PISA está revolucionando los tejidos impresos en 3D
Se ha desarrollado un nuevo método de impresión 3D basado en luz que permite un proceso más eficiente para crear órganos en un chip.
Chen y su equipo integraron recientemente la inteligencia artificial en el proceso de diseño y fabricación para ayudar a diseñar redes vasculares sofisticadas. Chen explicó que este es uno de los desafíos más importantes a escalas que van desde pequeñas muestras de tejido hasta órganos vivos de tamaño real.
A través de la nueva iniciativa, el equipo ahora está aplicando estos avances acumulativos para lograr su objetivo más ambicioso hasta el momento: bioimprimir un hígado humano trasplantable de tamaño natural.
Según Chen, si tiene éxito, el proyecto podría proporcionar una fuente bajo demanda de tejido hepático funcional para trasplantes, salvando potencialmente las vidas de más de 12.000 pacientes en los Estados Unidos que actualmente se encuentran en la lista de espera de trasplantes cada año. El enfoque podría reducir significativamente los costos de atención médica y mejorar los resultados a largo plazo para los pacientes con enfermedad hepática crónica.
«Durante décadas, la comunidad de trasplantes ha soñado con un futuro en el que la escasez de órganos de donantes ya no determine el destino de miles de pacientes cada año», afirmó Gabriel Schnickel, profesor de cirugía en la Facultad de Medicina de UC San Diego, jefe del Departamento de Trasplantes y Cirugía Hepática de UC San Diego Health y coinvestigador del proyecto. «Este trabajo tiene el potencial de cambiar fundamentalmente innumerables vidas al hacer que esta visión pase de ser una aspiración a ser una realidad».
Los investigadores están colaborando con Allele Biotechnology, un socio industrial con experiencia en tecnologías y métodos personalizados de generación de células madre para producir de manera eficiente los diferentes tipos de células necesarias para bioimprimir un hígado para trasplante. La empresa con sede en San Diego, fundada por su director ejecutivo Jiwu Wang, también cuenta con instalaciones especializadas en la fabricación de células que cumplen con los estándares regulatorios. Juntos, el equipo planea llevar el proceso desde la fabricación de laboratorio a la fabricación de grado clínico.
De la innovación al impacto real
A diferencia de los métodos tradicionales de impresión 3D, la tecnología de Chen utiliza patrones de luz controlados digitalmente para solidificar materiales cargados de células capa por capa, lo que permite a los investigadores recrear con precisión la fina microarquitectura que se encuentra en el tejido vivo, incluida la intrincada red de vasos sanguíneos.
A lo largo de los años, el equipo de Chen perfeccionó el proceso de bioimpresión y los biomateriales necesarios para sustentar las células humanas vivas, llamados biotintas. En 2016, alcanzaron un hito importante al demostrar que su tecnología de bioimpresión podía crear modelos realistas de tejido hepático humano. Aunque sólo tenían un tamaño de unos pocos milímetros, estos tejidos impresos replicaban fielmente la estructura y función de un hígado humano real. Y debido a que los tejidos del hígado se derivan de células madre pluripotentes inducidas por humanos, son específicos del paciente, lo que reduce el riesgo de rechazo inmunológico.
A partir de este éxito, Chen y su equipo lanzaron una nueva empresa, Allegro 3D (ahora Cellink; Gotemburgo, Suecia), para trasladar la tecnología más allá del laboratorio. Mientras trabajaban para comercializar la plataforma de bioimpresión, desarrollaron gradualmente el sistema desde un prototipo experimental hasta una impresora a escala industrial capaz de producir estructuras mucho más grandes y complejas.
«UC San Diego está en una posición única para liderar este tipo de trabajo», dijo Chen. «Tenemos una de las diez mejores escuelas de ingeniería y una escuela de medicina de clase mundial en el campus. Tenemos una cultura altamente colaborativa que facilita reunir a ingenieros, médicos y biólogos para resolver un problema de esta escala».
Este artículo fue publicado a partir de los siguientes materiales. Es posible que el material haya sido editado en cuanto a longitud y estilo de la casa. Para obtener más información, consulte el recurso al que se hace referencia. Nuestra política de publicación de comunicados de prensa está disponible aquí.
