I.M. Sechenov, de la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú, se asoció con colegas irlandeses para desarrollar un nuevo enfoque de imágenes para la ingeniería de tejidos. El equipo produjo materiales de andamio de biosensores híbridos basados ​​en matrices de celulosa marcadas con proteínas fluorescentes sensibles al pH y al calcio. Estos materiales permiten la visualización del metabolismo y otros biomarcadores importantes en tejidos artificiales diseñados mediante microscopía. Los resultados del trabajo fueron publicados en el Acta Biomaterialia diario.

El éxito de la ingeniería de tejidos se basa en el uso de matrices de andamiaje, materiales que respaldan la viabilidad y dirigen el crecimiento de las células. tejidos, y organoides. Los andamios son importantes para la investigación biomédica básica y aplicada, ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, y son prometedoras para el desarrollo de nuevas terapias. Sin embargo, la capacidad de observar lo que sucede dentro de los andamios durante el crecimiento del tejido plantea un importante desafío de investigación.

"Desarrollamos un nuevo enfoque que permite la visualización de células y tejidos cultivados en andamiaje mediante el uso de marcado con proteínas fluorescentes biosensoras. Debido a la alta especificidad del etiquetado y el uso de microscopía de fluorescencia FLIM, podemos cuantificar los cambios en el pH y el calcio en la vecindad de las células, "dice el Dr. Ruslan Dmitriev, Líder de grupo en el University College Cork y el Instituto de Medicina Regenerativa (I.M. Sechenov First Moscow State Medical University).

Para lograr el etiquetado específico de matrices de celulosa, los investigadores utilizaron proteínas de unión a celulosa bien conocidas. El uso de biosensores extracelulares sensibles al pH y al calcio permite el análisis del metabolismo celular. La acidificación extracelular está directamente asociada con el equilibrio de las vías de producción de energía celular y el flujo glucolítico (liberación de lactato). También es un sello distintivo frecuente de cáncer y tipos de células transformadas. Por otra parte, el calcio juega un papel clave en la señalización extra e intracelular que afecta el crecimiento y la diferenciación celular.

El enfoque se probó en diferentes tipos de matrices de celulosa (bacterianas y producidas a partir de tejidos vegetales descelularizados) utilizando cultivos 3-D de células de cáncer de colon humano y organoides del intestino delgado de ratón derivados de células madre. Los andamios revelaron cambios en la acidificación extracelular y se utilizaron con el análisis de la oxigenación en tiempo real de los organoides intestinales. Los datos resultantes se pueden presentar en forma de mapas de color, correspondiente a las áreas de crecimiento celular dentro de diferentes microambientes.

"Nuestros resultados abren nuevas perspectivas en la obtención de imágenes de construcciones de ingeniería tisular para la medicina regenerativa. Permiten una comprensión más profunda del metabolismo tisular en 3-D y también son muy prometedoras para la comercialización. "concluye el Dr. Dmitriev.