OXFORD, Reino Unido — Científicos de la Universidad de Oxford han desarrollado una innovadora técnica de impresión 3D que podría revolucionar algún día los tratamientos para lesiones cerebrales. Esta técnica implica la creación de células neuronales que emulan la estructura de la corteza cerebral, la capa exterior del cerebro.
Las lesiones cerebrales, resultado de traumas, accidentes cerebrovasculares o cirugías para tumores cerebrales, a menudo provocan daños extensos en la corteza cerebral. Estos daños pueden afectar la cognición, el movimiento y la comunicación. Asombrosamente, 70 millones de personas en todo el mundo sufren lesiones cerebrales traumáticas cada año, y cinco millones de estos casos son graves o incluso fatales. Actualmente, existe una falta grave de tratamientos efectivos para lesiones cerebrales graves, lo que compromete en gran medida la calidad de vida de los pacientes.
Las soluciones potenciales residen en tratamientos de regeneración de tejidos, especialmente aquellos en los que los pacientes reciben implantes hechos a partir de sus propias células madre. El desafío ha sido asegurarse de que estas células madre implantadas reflejen con precisión la arquitectura del cerebro.
Profundizando en este nuevo enfoque, los investigadores de Oxford construyeron un tejido cerebral de dos capas utilizando la impresión 3D con células madre neurales humanas. Estas células, cuando se colocaron en secciones del cerebro de ratones, se fusionaron perfectamente, tanto estructural como funcionalmente, con el tejido huésped.
«Este avance marca un paso significativo hacia la fabricación de materiales con la estructura y función completa de los tejidos cerebrales naturales», dice el autor principal del estudio, el Dr. Yongcheng Jin, del Departamento de Química de Oxford, en un comunicado de la universidad. «El trabajo ofrecerá una oportunidad única para explorar el funcionamiento de la corteza humana y, a largo plazo, ofrecerá esperanza a las personas que sufren lesiones cerebrales».
Estos logros fueron posibles utilizando células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC). Estas células pueden transformarse en la mayoría de los tipos de células de tejido humano. Un beneficio vital de las hiPSC para la reparación de tejidos es su origen: pueden derivarse de los propios pacientes, asegurando que no haya una respuesta inmunitaria cuando se implantan.
Manipulando estas hiPSC con factores de crecimiento y productos químicos específicos, los investigadores crearon «bioinks» que luego se imprimieron en 3D, manteniendo su estructura en capas durante semanas. Cuando estos tejidos impresos se introdujeron en cerebros de ratones, se integraron profundamente, demostrando coherencia tanto estructural como funcional.
«Nuestra técnica de impresión de gotas proporciona un medio para diseñar tejidos vivos en 3D con arquitecturas deseadas, lo que nos acerca a la creación de tratamientos de implantación personalizados para lesiones cerebrales», señala la autora principal del estudio, la Dra. Linna Zhou, del Departamento de Química de Oxford.
La investigación, que es el resultado de la experiencia de 10 años del equipo en tecnologías de impresión 3D para tejidos sintéticos y células cultivadas, muestra un gran potencial. Además de ayudar en la reparación de lesiones cerebrales, esta tecnología también podría contribuir a las pruebas de medicamentos, estudios sobre el crecimiento del cerebro y mejorar nuestra comprensión de la cognición.
Los investigadores ahora se están centrando en perfeccionar su técnica, con la aspiración de recrear las intrincadas capas de la arquitectura del cerebro humano.
«El desarrollo del cerebro humano es un proceso delicado y elaborado con una coreografía compleja», dice el autor principal del estudio, Zoltán Molnár, profesor en el Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética de Oxford. «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 hiPSC humanas para formar las unidades funcionales básicas de la corteza cerebral».
El estudio se publica en la revista Nature Communications.
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