Los tejidos y órganos humanos construidos artificialmente se han desarrollado con una serie de propósitos diferentes en mente, desde robótica avanzada y materiales novedosos hasta detección de drogas. La precisión exigida por las aplicaciones de detección de fármacos impone demandas especialmente grandes sobre la precisión con la que las construcciones biomiméticas replican las características y comportamientos de los tejidos involucrados en la absorción de fármacos.
Un nuevo avance publicado esta semana en la revista Biomicrofluidos , ahora ofrece la capacidad de construir tejido vascularizado e imitar la administración de fármacos in vivo en tejido hepático bioimpreso en 3D. Una colaboración verdaderamente internacional, con investigadores afiliados a Chile, Italia, Arabia Saudita, Corea y EE. UU., desarrolló este modelo de hígado relativamente simple para ofrecer un sistema más preciso para las pruebas de toxicidad de fármacos.
"La mayoría de los modelos de prueba de drogas utilizan un tejido celular de monocapa bidimensional (2-D), o un tejido tridimensional, pero sin esta red, "dijo Su Ryon Shin, un instructor que realiza una investigación en la Escuela de Medicina de Harvard y uno de los autores del estudio. "Nuestros cuerpos en realidad están compuestos por una construcción tridimensional con una red vascular, no compuesto por [solo] celdas individuales ".
La estructura 3-D imita mejor la arquitectura y la funcionalidad del tejido humano complejo en comparación con las monocapas 2-D de modelos celulares. debido a sus interacciones mejoradas célula-célula y funciones celulares mejoradas. Estas estructuras tridimensionales proporcionan un modelo de tejido mejorado y ofrecen respuestas farmacológicas más realistas que sus homólogos bidimensionales. Esta nueva muestra vascularizada ofrece una mayor capacidad de predicción de los niveles reales de toxicidad que experimentaría el cuerpo.
Impreso con tinta biológica que utiliza andamios de microcanal de sacrificio, la red final de canales en capas de células endoteliales permite la observación de los efectos in vivo de la absorción del fármaco sin tener que realizar un estudio in vivo. Es más, la técnica se puede adaptar a diferentes tipos de células para ofrecer probablemente pruebas de toxicidad del fármaco adaptadas al paciente.
"Estamos usando células humanas, y cuando desarrollamos esta técnica, [lo hicimos de una manera que nos permitió] cambiar fácilmente el tipo de celda, usando quizás la célula primaria de un paciente o sus células endoteliales y podemos [potencialmente] crear un modelo de tejido especializado en humanos, "Dijo Shin.
Aunque la construcción sigue siendo una versión bastante simplificada del tejido hepático real, El nuevo nivel de complejidad de este modelo vascular ya ha ayudado al equipo a descubrir un mecanismo importante que una construcción de monocapa nunca podría revelar.
"Según nuestro hallazgo, la capa endotelial retrasa la respuesta de difusión del fármaco, en comparación con sin la capa endotelial, "Shin dijo." No cambian ninguna constante de difusión de drogas, pero retrasan la permeabilidad, por lo que retrasan la [respuesta] ya que se necesita tiempo para atravesar la capa endotelial ".
Shin, en particular, planea centrar la investigación futura en este paso de difusión, y cómo se puede ajustar para optimizar la absorción del fármaco. Mas ampliamente, el grupo espera que este sea solo un paso temprano en el desarrollo de sistemas de prueba de drogas bioimpresos más complejos y rápidos, como dispositivos de varios órganos en un chip y modelos de muestra para otros sistemas de órganos y tejidos. Terapias con medicamentos contra el cáncer, por ejemplo, requieren una comprensión de los efectos en varios tejidos fuera del tejido canceroso en sí, y se beneficiaría enormemente de tal construcción.
