Impresión 3-D de tejidos humanos guiada por ADN

Un equipo de científicos de la Universidad de California, San Francisco (UCSF) ha desarrollado una técnica para construir pequeños modelos de tejidos humanos, llamados organoides, más precisamente que nunca antes, utilizando un proceso que convierte las células humanas en un equivalente biológico de ladrillos LEGO. Estos minitejidos se pueden utilizar para estudiar la manera en la que las características estructurales particulares del tejido afectan el crecimiento normal o fallan en el cáncer. Se podrían utilizar para encontrar fármacos personalizados y para aprender cómo crear órganos humanos completos en un futuro.

La imagen ilustra un laboratorio médico. Crédito: Darko Stojanovic (Pixabay)

La imagen ilustra un laboratorio médico. Crédito: Darko Stojanovic (Pixabay)

La nueva técnica – llamada DNA Programmed Assembly of Cells (DPAC) permite crear matrices de miles de organoides de diseño, tales como modelos de glándulas mamarias humanas, que contienen varios cientos de células, en cuestión de horas.

Hay pocos límites en cuanto a los tejidos que se pueden desarrollar con esta tecnología, dice el Dr. Zev Gartner, autor principal del estudio y profesor adjunto de química farmacéutica en la UCSF. “Podemos tomar cualquier tipo de célula y programar justo donde debe ir. Podemos controlar con precisión quién se comunica con quién y quién queda al lado de quien en las primeras etapas. Las células siguen el programa inicial y se desarrollan en tejidos”.

“Una aplicación potencial”, dice Gartner, “sería que dentro de los próximos dos años podríamos tomar muestras de los diferentes componentes de la glándula mamaria de un paciente con cáncer y construir un modelo de su tejido para utilizarlo como plataforma para encontrar fármacos personalizados. Otra aplicación consistiría en utilizar las reglas de crecimiento de tejido que aprendamos con estos modelos, para algún día hacer crecer órganos completos”.

Para especificar la estructura 3-D de sus organoides, el equipo de Gartner hace uso de una molécula conocida: ADN. Los investigadores incuban células con pequeños fragmentos de ADN de cadena sencilla, diseñados para deslizarse en las membranas externas de las células, cubriendo así cada célula. Estas hebras de ADN actúan tanto como una especie de Velcro molecular, como un código de barras que especifica dónde pertenece cada célula dentro del organoide. Cuando dos células incubadas con hebras complementarias de ADN entran en contacto, se juntan rápidamente. Las células se pueden incubar con varios conjuntos de códigos de barras de ADN para especificar parejas múltiples.

Para que estos LEGOs celulares se vuelvan matrices de organoides que se pueden utilizar en la investigación, el equipo de Gartner dispone las células en capas, con varios conjuntos de células diseñadas para adherirse a células particulares. Esto no sólo permite la creación de componentes tisulares complejos como una glándula mamaria, sino que también permite experimentar con la adición específicamente en una sola célula con una mutación conocida de cáncer en diferentes partes del organoide para observar sus efectos.

Estutido: Michael E Todhunter, Noel Y Jee, Alex J Hughes, Maxwell C Coyle, Alec Cerchiari, Justin Farlow, James C Garbe, Mark A LaBarge, Tejal A Desai, Zev J Gartner. Programmed synthesis of three-dimensional tissues. Nature Methods (2015), doi:10.1038/nmeth.3553

Fuente: Newswise

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