Bioimpresión a la velocidad de la luz
El desarrollo de fármacos es un proceso laborioso y costoso que requiere miles de millones de euros y al menos diez años de media para desarrollar un medicamento clínicamente aplicable. Por lo tanto, es fundamental mejorar el poder predictivo del cribado preclínico para eliminar los candidatos ineficaces lo antes posible utilizando modelos tridimensional «in vitro» que resuman el grado de complejidad y función de los órganos nativos. Las tecnologías de bioimpresión están transformando la forma en que los investigadores diseñan modelos de tejidos humanos para la medicina regenerativa y la investigación farmacéutica. Sin embargo, los métodos actuales tienen sus limitaciones, ya que siguen un lento proceso capa por capa. En consecuencia, la construcción de tejidos de más de un centímetro cúbico puede llevar horas, demasiado tiempo para que las células sensibles sobrevivan y funcionen correctamente.
Bioimpresión con luz
Para abordar las limitaciones de las técnicas de bioimpresión existentes, el proyecto ENLIGHT(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, introdujo un nuevo método denominado «bioimpresión volumétrica». El método se basa en la tomografía médica y utiliza patrones de luz para transformar biomateriales que contienen células en tejidos funcionales vivos. Colocando el biomaterial en una plataforma giratoria y proyectando un patrón de luz diferente con cada ángulo de rotación, se producen tejidos vivos funcionales. La combinación de los patrones desde cada ángulo garantiza que solo se solidifiquen regiones específicas, lo cual genera un diseño tridimensional específico. Como este proceso utiliza luz visible y no ejerce presión física, evita dañar las células y favorece altos índices de supervivencia y funcionamiento. «Podemos imprimir tejidos del tamaño de un centímetro en solo diez segundos, utilizando un proceso basado en la luz que es excepcionalmente delicado con las células», explica Riccardo Levato, coordinador del proyecto.
Un nuevo «minipáncreas» para detectar fármacos contra la diabetes
Una de las aplicaciones más prometedoras del proyecto es un modelo de páncreas bioimpreso. El equipo utilizó un hidrogel a base de gelatina, derivado del colágeno, y encapsuló islotes pancreáticos, generados a partir de células madre pluripotentes inducidas derivadas de pacientes. Esos islotes son ricos en células beta secretoras de insulina, que se pierden o funcionan mal en las personas con diabetes de tipo 1 (DT1). El modelo tridimensional se diseñó con una arquitectura porosa para imitar el flujo natural de los vasos sanguíneos. El modelo, colocado en un biorreactor de perfusión, permite a los investigadores simular la circulación sanguínea y comprobar cómo responden los islotes a los fármacos o compuestos tóxicos. Y lo que es más importante, como las células son específicas de cada paciente, el sistema puede emplearse para la medicina personalizada. «Hemos analizado distintos fármacos antidiabéticos, así como moléculas que podrían causar toxicidad en el páncreas. El objetivo es hacer más eficientes y eficaces los análisis de medicamentos, ya que construimos un sistema fiable y reproducible basado en células humanas», destaca Levato.
Futuras orientaciones e impacto
El proyecto ENLIGHT demostró por primera vez que la bioimpresión volumétrica puede mejorar la función de tejidos complejos, como los islotes pancreáticos, para aplicaciones de investigación avanzadas. La bioimpresora ha sido lanzada al mercado por el socio Readily3D(se abrirá en una nueva ventana), mientras que un novedoso conjunto de materiales derivados de la gelatina para la impresión tridimensional y el cultivo de tejidos ha sido comercializado por Rousselot(se abrirá en una nueva ventana), también socio del proyecto. El equipo seguirá perfeccionando sus modelos impresos y explorando su uso para pruebas de terapia génica, otro ámbito en que los modelos actuales se quedan cortos. También están evaluando cómo la tecnología puede servir de apoyo a terapias de trasplante celular para la DT1, utilizando tejidos impresos a gran escala como sustitutos de islotes pancreáticos defectuosos. A medida que evolucione la bioimpresión, la tecnología de ENLIGHT podría convertirse en una piedra angular tanto para el desarrollo de fármacos como para la medicina regenerativa. Podría ayudar a las empresas farmacéuticas a identificar antes fármacos seguros y eficaces, reduciendo costes y la necesidad de experimentar con animales.
