Una nueva bio-impresta 3D que produce tejido humano tiene el potencial de revolucionar el descubrimiento de nuevos medicamentos para el cáncer, la enfermedad cardíaca y la artritis.
Los científicos de la Universidad de Newcastle, con fondos de versus artritis, han desarrollado un enfoque único para la bioimpresión de geles llenos de células que pueden imitar de cerca los tejidos humanos, lo que le vale una patente en los Estados Unidos y Europa.
Si bien la bioimpresión ha existido durante varios años, ha tenido múltiples limitaciones que el equipo, dirigido por el profesor Kenny Dalgarno, ha superado. Tal es la promesa del descubrimiento, han establecido una compañía de giro, Jetbio, para atraer inversiones para desplegar la impresora Reji para su uso en los laboratorios de todo el mundo.
El proceso innovador, llamado tecnología de bioimpresión de impacto de chorro reactivo (REJI), se mete dos líquidos diferentes entre sí, una que contiene células suspendidas en una solución de reticulación y la otra una solución de polímero. Estos se mezclan en el aire para formar un hidrogel lleno de celda que se puede imprimir en casi cualquier superficie. El método de impresión aumenta la densidad celular a alrededor de diez veces que la de otras tecnologías de bioimpresión y también a una velocidad significativamente más rápida. Los tejidos resultantes son modelos mucho más cercanos para muestras de tejido humano.
Lucy Donaldson, directora de investigación en versus artritis que financió la investigación a través del centro de ingeniería de tejidos y terapias regenerativas versus artritis,: “El equipo de Jetbio está en la vanguardia de la investigación que impulsa nuevas tecnologías que prometen mejorar tanto la calidad como la velocidad del desarrollo de medicamentos. Estos avances pueden traer nuevos medicamentos a la población antes, y eso se aplica a los tratamientos para la artritis, el cáncer y las enfermedades cardiovasculares. Este es un salto muy emocionante hacia adelante “.
Una etapa clave del proceso de desarrollo de fármacos está probando en cultivos de células in vitro que tradicionalmente han involucrado células en crecimiento en la parte superior de una superficie plana, como un portaobjetos de microscopio. In vitro significa un proceso o prueba realizada fuera del cuerpo en condiciones artificiales, como un portaobjetos o en un tubo de ensayo. Sin embargo, estos modelos 2D no son comparables al cuerpo humano donde las células interactúan con otras células en un entorno 3D.
Llevar la tecnología de Jetbio a los laboratorios para imprimir celdas en una matriz 3D, imitando más de cerca los tejidos humanos, puede hacer que las pruebas sean más precisas, revolucionando así lo que actualmente es un proceso prolongado con altas tasas de falla, explicó el profesor Dalgarno.
El descubrimiento de medicamentos es un proceso complicado y extremadamente costoso que involucra múltiples rondas de pruebas antes de llegar a ensayos clínicos. En investigaciones clínicas, solo uno de cada diez de los compuestos probó los ingresos para llegar al mercado. Estas tasas de falla dejan en claro que debemos mejorar nuestros modelos para que sean más representativos de la respuesta a las drogas en los humanos. Actualmente hay mucho interés en desarrollar mejores modelos humanos in vitro de enfermedades y tejidos, por lo que tenemos mejores formas de probar medicamentos “.
Lucy Donaldson, directora de investigación, versus artritis
El panorama del descubrimiento de drogas está cambiando y el interés en la nueva tecnología está creciendo. Con el potencial de la empresa británica para aprovechar un mercado global en rápida expansión, se invitó al equipo de Jetbio a mostrar la tecnología a ministros y cifras senior en salud pública, incluido el director médico del profesor de Inglaterra Sir Chris Whitty, en las casas del Parlamento a principios de este mes. “Hubo un verdadero zumbido en torno a nuestra tecnología y el potencial que posee” Dijo el profesor Dalgarno del evento, quién confía en que su descubrimiento podría tener un impacto de gran alcance que podría sentirse en términos reales en todo el mundo. Añadió: “El desarrollo de drogas es muy costoso. Por lo tanto, si puede hacerlo de manera más efectiva y más barata, democratiza el proceso hasta cierto punto, ya que más personas podrían permitirse las drogas que lo hicieron al mercado ”.
Las impresoras del tamaño de una máquina de café también tienen un papel en la medicina regenerativa. Los tratamientos para la artritis, que afectan a 10 millones en el Reino Unido y más de 500 millones de personas en todo el mundo, actualmente son limitados. A pesar de esto, la condición obstaculiza la capacidad de las personas para vivir vidas llenas y sin dolor. Para aquellos con artritis, el objetivo será desarrollar la tecnología para permitir el cultivo celular más rápido y personalizado para su uso en la implantación de condrocitos autólogos (ACI) ya disponibles. Los cirujanos pueden reparar el daño del cartílago implantando células especiales en defectos en el cartílago. Esta tecnología podría mejorar la precisión y el éxito de los implantes.
Las impresoras tienen potencial para aplicarse para una amplia gama de condiciones. Un ejemplo del uso más amplio es en el proyecto renacido financiado por la CE, donde el equipo de Newcastle está desarrollando un modelo in vitro de cámara cardíaca. Esto combina la bioimpresión REJI con otras técnicas de bioprocesamiento para crear un “manguito” diseñado por el tejido que se puede conectar a pequeñas bombas para imitar el latido del corazón. La manga es única en su estructura, contiene células de cardiomiocitos y fibroblastos que estarían presentes en el tejido cardíaco, y se está desarrollando para permitir la prueba de nuevos enfoques para tratar las afecciones cardíacas.
La financiación del NC3RS ha permitido que las impresoras se exhiban a la comunidad científica en Bristol, Newcastle y Cambridge en tres talleres celebrados en febrero, y las impresoras se dirigen a su uso en los laboratorios de esas tres universidades.
