Tejidos de corteza cerebral impresos en 3D permiten implantación personalizada para reparar lesiones cerebrales

Las lesiones cerebrales a menudo provocan daños graves en la corteza cerebral, la capa externa del cerebro, lo que afecta la cognición, el movimiento y la comunicación. Por ejemplo, alrededor de 70 millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por lesiones cerebrales traumáticas (LCT) cada año, y 5 millones de esos casos son graves o ponen en peligro la vida. Hasta ahora, no ha habido tratamientos fiables para lesiones cerebrales tan graves que tienen un profundo impacto en la calidad de vida. Un posible tratamiento futuro podrían ser las terapias regenerativas de tejidos que utilizan implantes de células madre, pero garantizar que estas células imiten la arquitectura del cerebro sigue siendo un obstáculo. Los investigadores ahora han logrado un gran avance al imprimir con éxito células neuronales en 3D que replican la estructura de la corteza cerebral, un avance que pronto podría permitir reparaciones personalizadas para personas con lesiones cerebrales.

Científicos de la Universidad de Oxford (Oxford, Reino Unido) han creado un tejido cerebral de dos capas mediante la impresión 3D de células madre neurales humanas. Estas células impresas mostraron una integración prometedora cuando se implantaron en cortes de cerebro de ratón, tanto estructural como funcionalmente. La estructura cortical artificial se derivó de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC), que tienen la capacidad de producir los tipos de células que se encuentran en la mayoría de los tejidos humanos. Una ventaja importante del uso de hiPSC es que pueden derivarse de células extraídas de los propios pacientes, lo que minimiza el riesgo de respuesta inmune. Los investigadores utilizaron combinaciones específicas de factores de crecimiento y sustancias químicas para diferenciar estas hiPSC en células progenitoras neurales para las dos capas diferentes de la corteza cerebral. Luego, las células se pusieron en una solución para crear dos 'biotintas' separadas, que se utilizaron para imprimir en 3D la estructura en capas. Los tejidos impresos lograron mantener su arquitectura celular en capas durante varias semanas, como lo confirma la expresión de biomarcadores específicos de cada capa.

Imagen: El tejido cortical cerebral de 2 capas impreso en 3D se implantó en un corte cerebral de ratón (Fotografía cortesía de la Universidad de Oxford)

Los tejidos impresos en 3D, cuando se implantaron en cortes de cerebro de ratón, mostraron un alto grado de integración. Hubo una proyección significativa de los procesos neuronales y el movimiento de las neuronas a través del límite entre el implante y el tejido huésped. Las células implantadas también demostraron actividades de señalización que se alineaban con las células huésped, lo que indica una integración funcional y estructural entre las células humanas y de ratón. Los científicos planean perfeccionar aún más esta técnica de impresión de gotas para producir estructuras multicapas aún más complejas que se parezcan mucho a la arquitectura del cerebro humano. Más allá de su potencial para tratar lesiones cerebrales, estos tejidos diseñados podrían ser valiosos para realizar pruebas de fármacos, comprender el desarrollo del cerebro y arrojar luz sobre los fundamentos de los procesos cognitivos.

"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 la autora principal, la Dra. Linna Zhou, del Departamento de Química de la Universidad de Oxford.

Enlaces relacionados:
Universidad de Oxford