La bioimpresión 3D amplía los límites en la búsqueda de hígados personalizados

Para abordar este desafío, un equipo multidisciplinario de la Universidad de California en San Diego está desarrollando hígados específicos para cada paciente, producidos mediante bioimpresión tridimensional. Esta iniciativa cuenta con el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H) y tiene como objetivo crear una alternativa escalable a los órganos donados.

Dirigido por el experto en bioimpresión 3D Shaochen Chen, profesor del Departamento Familiar Aiiso Yufeng Li de Ingeniería Química y Nanoingeniería de la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego, el proyecto reúne a un equipo multidisciplinario que abarca ingeniería, biología hepática, imagenología, cirugía e inteligencia artificial (IA). El objetivo es crear hígados “a medida”, cultivados a partir de las propias células del paciente. Este enfoque podría ofrecer una alternativa segura y escalable al trasplante, eliminando la necesidad de órganos donantes y de fármacos inmunosupresores de por vida.

La plataforma de bioimpresión utiliza patrones de luz controlados digitalmente para solidificar biotintas cargadas de células capa a capa. Este enfoque recrea la microarquitectura fina de los tejidos, incluyendo complejas redes vasculares. La IA recientemente integrada facilita el diseño y la fabricación de estas redes, esenciales para escalar desde pequeñas construcciones de tejido hasta órganos completos. Los tejidos se originan a partir de células madre pluripotentes inducidas humanas, lo que permite una fabricación específica para cada paciente.

La iniciativa se basa en más de dos décadas de desarrollo. En 2016, el equipo demostró modelos realistas de tejido hepático humano de tan solo unos milímetros de tamaño que resumían las estructuras y funciones hepáticas clave. La comercialización posterior a través de Allegro 3D (ahora Cellink) permitió que el sistema pasara de ser un prototipo de laboratorio a una impresora a escala industrial, ideal para construcciones más grandes y complejas.

El objetivo final es bioimprimir un hígado humano de tamaño real y apto para trasplante, lo que podría proporcionar una fuente bajo demanda de tejido funcional para más de 12.000 pacientes que cada año se encuentran en la lista de espera de trasplantes en Estados Unidos. Este enfoque podría reducir los costos de atención médica y mejorar los resultados a largo plazo de los pacientes con enfermedad hepática crónica.

Los investigadores colaboran con Allele Biotechnology, socio industrial especializado en la generación personalizada de células madre y con instalaciones que cumplen con los estándares regulatorios. La colaboración busca impulsar el proceso desde la producción de grado de laboratorio hasta la producción de grado clínico.

“Cuando la gente piensa en la impresión 3D, a menudo imagina dispositivos como fundas para celulares o juguetes, no órganos humanos”, dijo Chen. “Pero la necesidad de trasplantes de órganos es enorme, y la bioimpresión 3D es ideal para abordar ese desafío, ya que nos permite personalizar cada órgano para cada paciente. Nuestro objetivo final —el santo grial— es ayudar a resolver la escasez de órganos mediante la impresión de órganos humanos reales y vivos que puedan restaurar la salud y la calidad de vida”.

“Durante décadas, la comunidad de trasplantes ha soñado con un futuro donde el destino de miles de pacientes cada año ya no dependa de la escasez de órganos de donantes”, afirmó Gabriel Schnickel, profesor de cirugía de la Facultad de Medicina de UC San Diego, jefe de la División de Trasplante y Cirugía Hepatobiliar de UC San Diego Health y coinvestigador del proyecto. “Este trabajo tiene el potencial de transformar la vida de innumerables personas al convertir esa visión de una simple aspiración en una realidad”.

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Universidad de California en San Diego