Super avanço na produção de órgãos impressos em 3D!

Milhares de pessoas morrem todos os dias esperando um transplante de órgão no mundo e, embora tantos milhares de transplantes sejam realizados anualmente, ainda existe uma lista infinita de pacientes atualmente a espera de órgãos. Órgãos humanos cultivados artificialmente são vistos por muitos como o “santo graal” para resolver essa falta de órgãos, e os avanços na produção de órgãos impressos em 3D levaram a um boom no uso dessa técnica para construir tecidos vivos na forma de órgãos humanos. No entanto, todos os tecidos humanos impressos em 3D até o momento não possuem a densidade celular e as funções necessárias para serem usadas no reparo e substituição de órgãos.

A produção de órgãos impressos em 3D

Agora, uma nova técnica chamada SWIFT (gravação sacrificial em tecido funcional) criada por pesquisadores do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada de Harvard e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (SEAS), supera esse grande obstáculo pela impressão 3D de canais vasculares em matrizes vivas compostas por blocos de construção de órgãos derivados de células-tronco (OBBs), produzindo tecidos viáveis ​​e específicos de órgãos com alta densidade e função celular.

“Esse é um paradigma totalmente novo para a fabricação de tecidos, Em vez de tentar imprimir em 3D o valor de células de um órgão inteiro, o SWIFT se concentra apenas na impressão dos vasos necessários para suportar uma construção de tecido vivo que contém grandes quantidades de OBBs, que podem ser utilizados terapeuticamente para reparar e substituir órgãos humanos. com versões criadas em laboratório que contêm células do próprio paciente”, disse o autor da técnica o Dr Mark Skylar-Scott.

O SWIFT envolve um processo de duas etapas que começa com a formação de centenas de milhares de agregados derivados de células-tronco em uma matriz densa e viva de OBBs que contém cerca de 200 milhões de células por mililitro. Em seguida, uma rede vascular através da qual oxigênio e outros nutrientes podem ser entregues às células é incorporada na matriz, escrevendo e removendo uma tinta sacrificial.

A formação de uma matriz densa a partir desses OBBs mata dois coelhos com uma cajadada: não apenas alcança uma alta densidade celular semelhante à dos órgãos humanos, mas a viscosidade da matriz também permite a impressão de uma rede abrangente de canais perfusáveis ​​dentro dela para imitar a vasos sanguíneos que sustentam órgãos humanos.

Os agregados celulares usados ​​no método SWIFT são derivados de células-tronco pluripotentes induzidas por adultos, que são misturadas com uma solução de matriz extracelular personalizada (ECM) para formar uma matriz viva que é compactada por centrifugação. Em temperaturas frias (0-4 ° C), a matriz densa tem a consistência de maionese – macia o suficiente para manipular sem danificar as células, mas espessa o suficiente para manter sua forma – tornando-a a mídia perfeita para órgãos impressos em 3D. Nesta técnica, um bico fino se move através dessa matriz depositando um fio de “tinta” de gelatina que empurra as células para fora do caminho sem danificá-las.

Quando a matriz fria é aquecida a 37 ° C, ela endurece para se tornar mais sólida (como uma omelete sendo cozida) enquanto a tinta de gelatina derrete e pode ser lavada, deixando para trás uma rede de canais embutidos no tecido que podem ser perfundidos. meios oxigenados para nutrir as células. Os pesquisadores foram capazes de variar o diâmetro dos canais de 400 micrômetros a 1 milímetro e os conectaram perfeitamente para formar redes vasculares ramificadas dentro dos tecidos.

Produção de órgãos impressos em 3D - Tecidos humanos
A sequência de imagens mostra uma rede generalizada e ramificada de canais vasculares (vermelho) sendo impressa dentro de uma matriz de tecido densamente celular via SWIFT. Imagem: Instituto Wyss da Universidade de Harvard

Os tecidos específicos de órgãos que foram impressos com canais vasculares incorporados usando SWIFT e perfundidos dessa maneira permaneceram viáveis, enquanto os tecidos cultivados sem esses canais sofreram morte celular em seus núcleos em 12 horas.

Para ver se os tecidos exibiam funções específicas de órgãos, a equipe imprimiu, evacuou e perfundiu uma arquitetura de canal ramificado em uma matriz composta por células derivadas do coração e fluiu mídia pelos canais por mais de uma semana. Durante esse tempo, os OBBs cardíacos se fundiram para formar um tecido cardíaco mais sólido, cujas contrações se tornaram mais síncronas e mais de 20 vezes mais fortes, imitando as principais características do coração humano.

O método de bio-fabricação de órgãos impressos em 3D, o SWIFT é altamente eficaz na criação de tecidos específicos de órgãos em escala, desde OBBs que variam de agregados de células primárias a organoides derivados de células-tronco. Ao integrar os recentes avanços dos pesquisadores de células-tronco com os métodos de bioimpressão desenvolvidos no laboratório, acredita-se que o SWIFT avançará bastante no campo da engenharia de órgãos em todo o mundo.

Colaborações estão em andamento para implantar esses tecidos em modelos animais e explorar sua integração com o hospedeiro. A capacidade de suportar tecidos humanos vivos com canais vasculares é um grande passo em direção ao objetivo de criar órgãos humanos funcionais fora do corpo.

A pesquisa completa foi publicada na conceituada revista acadêmica Science Advances e gentilmente cedida a nossa equipe para sua publicação no Brasil.

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