Ingenieros del MIT informan de un nuevo enfoque a la creación de muestras tridimensionales de tejido humano que podría empujar los investigadores más cerca de su objetivo final: tejidos para aplicaciones terapéuticas y órganos de reemplazo. La técnica también podría ayudar a responder preguntas en la biología celular y del desarrollo.
Las células de equipo "sembradas" madre embrionarias humanas, que tienen el potencial de diferenciarse en una variedad de células especializadas, sobre una estructura de polímeros biodegradables. Al tratar la estructura de la célula de andamio / tallo con señales químicas, o factores de crecimiento, conocidos para estimular la formación de tipos celulares específicos, los investigadores convencieron las células madre para formar tejidos con características de desarrollo de cartílago humano, hígado, nervios y vasos sanguíneos.
"Aquí mostramos por primera vez que el polímero andamios ... promovido la proliferación, diferenciación y organización de las células madre de embriones humanos en las estructuras 3D", escribieron los investigadores en un artículo que aparecerá la semana del 13 de octubre en la edición en línea de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Además, los tejidos resultantes continuaron creciendo cuando se implantan en ratones con sistemas inmunitarios deprimidos (para eliminar el rechazo). Expresaron proteínas humanas, e integrados con las redes de los vasos sanguíneos del huésped.
"Para mí fue muy emocionante ver que estas células [madre] podían moverse y empezar a" hablar "entre sí, generando los diferentes tipos de células comunes a un determinado tejido y organizando a que el tejido", dijo Shulamit Levenberg, primero autor del artículo e investigador asociado en el Departamento de Ingeniería Química.
La técnica también podría tener un impacto en el estudio de la biología celular y del desarrollo. "Cuando le das a las células de una estructura tridimensional [en el cual crecer], es realmente mucho más parecido a lo que ocurre en el embrión", dijo Levenberg, madre de cuatro hijos cuyo hijo menor tiene siete meses de edad.
Los colegas de Levenberg en el trabajo son Robert Langer, profesor Germeshausen de Química y de Ingeniería Biomédica; MIT alumna Ngan Huang (SB 2002); Erin Lavik, un becario postdoctoral en el MIT-Harvard División de Ciencias de la Salud y Tecnología, que ahora es profesor en la Universidad de Yale; Arlin Rogers, de la División de Medicina Comparada del MIT; y José Itskovitz-Eldor del Technion en Israel.
El trabajo ofrece un nuevo enfoque para pinchar las células madre para crecer en diferentes tejidos. Antes, los investigadores crearon una variedad de tipos de células de un lote de células madre, a continuación, aislado del tipo de célula de interés. Las células aisladas se cultivaron después en un medio dado, tal como un esqueleto de polímero. El mismo equipo del MIT fue lo que hizo el año pasado con las células endoteliales de los vasos sanguíneos que están compuestos.
En esta ocasión, los investigadores del MIT siembran las células madre directamente en el andamio. "Hemos encontrado que con diferentes factores de crecimiento, podríamos empujarlos en diferentes direcciones", dijo Levenberg.
La estructura de polímeros es la clave. "El andamio proporciona señales físicas para la orientación celular y difusión, y los poros proporcionan espacio para la remodelación de las estructuras de tejido", escribieron los investigadores.
El andamio ha sido diseñada cuidadosamente. "Si el andamio es demasiado suave", por ejemplo, "se derrumba bajo fuerzas mecánicas de las células", dijo Levenberg. El equipo también usó dos polímeros diferentes para crear el andamio. "Uno se degrada rápidamente, la otra más lenta," dijo ella. "Eso le da a las células de espacio para crecer al tiempo que conserva una estructura de apoyo para ellos."
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