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El centro de biofabricación de OHSU desarrolla órganos y huesos para investigación pionera sobre cáncer y más

Con un aporte de fondos por $1 millón se adquirirán tecnologías de última generación para la fabricación con células vivas
El centro de biofabricación de OHSU desarrolla órganos y huesos para investigación pionera sobre cáncer y más
Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D., y su equipo de investigación sobre cáncer afuera del Knight Cancer Research Building de OHSU. Bertassoni encabezará el Knight Cancer Precision Biofabrication Hub, recientemente creado para que los investigadores de cáncer desgranen las complejidades de los diferentes tipos de cáncer usando tejido creado en el laboratorio. (OHSU/Christine Torres Hicks)

Cultivar miniórganos de investigación para resolver los misterios del cáncer y otras enfermedades humanas. Diseño y creación de tejido artificial, pero vivo para trasplantes. Estas son algunas de las aplicaciones de la biofabricación, y los investigadores del Knight Cancer Institute de OHSU recibirán más de $1 millón para equipar y ampliar el Knight Cancer Precision Biofabrication Hub que acaban de fundar.

Ubicado en el Knight Cancer Research Building, South Waterfront Campus de Oregon Health & Science University, el centro ya está en plena actividad con expertos en ingeniería biomédica y biología celular que colaboran en los diferentes proyectos.

Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D.
Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D. (OHSU)

“Ahora tenemos estos fondos adicionales para equipar el centro con tecnologías de última generación”, dijo su director, Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D. “El foco real de nuestro trabajo consiste en recrear tejido canceroso con estas técnicas de fabricación. De esta forma podremos analizar en profundidad las complejidades de los diferentes tipos de cáncer y entender cuál es la contribución de cada una de estas partes de las células y tumores”.

“Es casi como si tuviéramos un gran rompecabezas, y el cáncer por cierto es una gran incógnita que hay que resolver, y ahora podremos separar las piezas y ver qué es lo que hace cada una de ellas”.

El M.J. Murdock Charitable Trust aportó la mitad de los fondos, y luego ese aporte fue igualado por subvenciones reunidas por el Knight Cancer Institute y la School of Medicine de OHSU y Bertassoni, profesor adjunto de la división de servicios oncológicos en OHSU School of Medicine, la escuela de odontología, y miembro del CEDAR, el Cancer Early Detection Advanced Research Center, perteneciente al Knight Cancer Institute.

Imprimir tejido en 3D para entender cómo actúa el cáncer

Los investigadores de Knight Cancer están usando organoides creados artificialmente en el laboratorio junto con otros modelos biofabricados para analizar los principales procesos de la enfermedad con mayor foco y flexibilidad de lo que permiten los modelos en animales o cultivos celulares en bandejas plásticas planas.

Los organoides son construcciones diminutas en tres dimensiones que se crean a partir de células madre de seres humanos adultos. Se pueden diseñar para que repliquen buena parte de la complejidad de un órgano humano. Las impresoras 3D, otra herramienta importante para fabricar tumores en el centro, puede depositar células humanas vivas, capa sobre capa, para formar tejidos compuestos por muchos tipos de células. Las células pueden desarrollarse e intercambiar señales con otros tipos de células dentro de estos tejidos bioimpresos. Juntas maduran, secretan matriz extracelular, es decir las proteínas y moléculas que conforman la estructura de la célula, y se organizan para formar características típicas de los tumores reales, como redes de vasos sanguíneos.

Los órganos en chip son otra herramienta utilizada con frecuencia por los ingenieros para estudiar la biología humana, y son microchips que emulan la estructura y función de un órgano. Las ranuras y canales del chip transportan células, aire y fluidos, y pueden formar una red vascular interconectada completa con células y células tumorales de pacientes para predecir qué es lo que hacen en el organismo.

“Podemos observar a las células trasladarse y hacer metástasis frente a nuestros ojos”, dijo Bertassoni. “Esto nos da una herramienta muy poderosa para entender el proceso biológico del cáncer”.

El enfoque es particularmente importante para la investigación en detección temprana, debido a las limitaciones que supone el uso de modelos en animales para estudiar cómo se desarrollan los cánceres humanos hasta convertirse en un riesgo para la vida.

Shelley Barton, Ph.D.
Shelley Barton, Ph.D. (OHSU)

“Queremos llegar incluso antes y averiguar cuáles son las células que tienen predisposición para convertirse en tumores, ¿qué es lo que las prepara para desarrollarse como tumores cancerosos?” dijo Shelley Barton, Ph.D., codirectora del CEDAR. “Con la biofabricación podemos acercarnos todo lo posible al tejido humano y luego ir alterando las diferentes variables: si saco esto o aquello, ¿puedo frenar el crecimiento del tumor?”

Crear hueso

Entre otros proyectos, el equipo de Bertassoni creó un material de reemplazo óseo que se puede inyectar en zonas con defectos óseos para formar un sostén que propicie la regeneración ósea. Al aproximarse a la composición celular, estructural y química del hueso original, el material de diseño promueve mecanismos similares a los originales para la formación ósea, publicaron los investigadores en abril en la revista Advanced Healthcare Materiales.

En un modelo en ratas, el equipo de Bertassoni demostró que la reparación ósea estimulada por su biomaterial inyectado imitaba la arquitectura del hueso original incluso hasta su estructura microscópica de cristales de calcio. En este microentorno naturalista, pero creado artificialmente, tanto las células madres implantadas como las células madre de los animales huésped contribuyeron a la regeneración de tejido óseo maduro.

Lo importante de este trabajo es su potencial para tratar lesiones óseas sin cirugía invasiva ni la necesidad de tomar estructura ósea de otra zona anatómica. El material también estimula la reparación ósea sin los efectos adversos graves de los métodos no invasivos de la competencia, que exigen un factor de crecimiento recombinante.

Barton expresó que el Centro de Biofabricación de Precisión es ideal para el trabajo en curso en el CEDAR. “Y Luiz es un excelente mentor para los estudiantes”, añadió. “Este centro es una oportunidad atractiva para que los estudiantes de grado y posdoctorales puedan venir a crear un órgano desde cero”.

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