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Innovación

Desarrollan primer corazón impreso en 3D hecho con tejido Humano

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv logrado un gran hito médico: la impresión del primer corazón 3D utilizando las células y materiales biológicos de un paciente.

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Según cifras estimadas por el Ministerio de Salud y Protección Social, en la actualidad más de 2500 colombianos requieren de un trasplante, pero la respuesta de estos procedimientos aún es débil en el país  por la escasez de donantes.

En pocas palabras es preciso indicar que hay miles de personas que mueren cada día esperando una donación de un órgano que les salve la vida, porque sigue habiendo pocos donantes y los implementos mecánicos cuestan mucho dinero. Por ese motivo, en laboratorios de todo el mundo se vienen trabajando distintas alternativas para ofrecer esperanza a aquellos que necesitan un trasplante.

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Alternativas en la donación de órganos

Por tal razón, a mediados de abril de este año, la Universidad de Tel Aviv anunció que uno de sus equipos de investigadores había logrado un gran hito médico: la impresión del primer corazón 3D utilizando las células y los materiales biológicos del paciente, incluyendo los vasos sanguíneos, una verdadera novedad en medicina regenerativa.

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En consecuencia, al generarse a partir de los materiales biológicos del propio paciente, se reduce dramáticamente la posibilidad de que el cuerpo rechace el implante, destacaron los investigadores israelíes en el artículo de Advanced Science en el que presentaron sus avances. Serían compatibles a nivel inmunológico, celular, bioquímico y anatómico. “Los pacientes no tendrán que esperar a un trasplante o tomar medicamentos para evitar su rechazo. Los órganos que se necesiten serán impresos, totalmente personalizados para cada paciente”, aseguran los científicos que insisten en que todavía falta para que esta técnica sea una realidad.

Incidencia de las enfermedades cardiovasculares

Por consiguiente, “Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en las naciones industrializadas” y, “hasta ahora, el trasplante de corazón es el único tratamiento para los pacientes con insuficiencia cardíaca en etapa terminal”, señalaron los expertos. “Dado que el número de donantes cardíacos es limitado, existe la necesidad de desarrollar nuevos enfoques para regenerar el corazón infartado”, indicaron.

Esperanza de vida para pacientes con enfermedad cardiovascular

“Este corazón está hecho de células humanas y materiales biológicos específicos del paciente. Biotintas, sustancias hechas de azúcares y proteínas que se pueden utilizar para la impresión 3D de modelos de tejidos complejos. Las personas han logrado imprimir en 3D la estructura de un corazón en el pasado, pero no con células o con vasos sanguíneos. Nuestros resultados demuestran el potencial de nuestro enfoque para la personalización de ingeniería de reemplazo de tejidos y órganos en el futuro”, explicaron.

Corazones 3D

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Por el momento, el corazón impreso en 3D tiene el tamaño de uno del corazón de un conejo. Sin embargo, la tecnología para imprimir un corazón humano más grande debería ser la misma. Los investigadores ahora están planeando el desarrollo de un laboratorio especializado en el desarrollo de corazones 3D. El siguiente paso será trasplantar el corazón impreso en 3D en pruebas animales. “Necesitamos desarrollar corazón impreso 3D. Las células necesitan formar una capacidad de bombeo; actualmente pueden contraerse, pero tenemos que trabajar en ellos”, indicaron.

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Fases de la investigación

Dos miembros del laboratorio israelí, el doctor Assaf Shapira, y el estudiante de doctorado Nadav Noor, advirtieron que la investigación “está recién en sus primeras etapas” y que “van a pasar muchos años antes de que veamos alguna aplicación técnica”. “Nada está todavía clínicamente disponible”, dijo Shapira. agregando además “Lo que estamos haciendo en el laboratorio es solamente una parte del proceso, nosotros necesitamos el apoyo de la biología, que nos ayude con mejoras en la producción de biomateriales, porque solamente ellos son capaces de producir ese tipo de magia”.

El órgano, tiene que ‘crecer’, y es un proceso que toma mucho tiempo. Necesita ‘práctica’ y ‘ejercicio’ para comportarse como un corazón natural, además de una ‘alimentación’ especial con líquidos biológicos especiales. “Quizás en diez años haya impresoras de órganos en los mejores hospitales del mundo, y estos procedimientos sean rutina”, indicaron los especialistas.

Innovación

‘Origami’ de ADN captura virus dentro del cuerpo

Un equipo multidisciplinar ha creado esta técnica que no requiere intervención farmacologica para eliminar virus del organismo

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origami adn captura virus organismo. Universidad Tecnologica de Munich

Los fármacos antivirales eficaces son esquivos para muchas infecciones causadas por virus y con la aparición del Sars-CoV-2 y el covid-19, la afirmación ha cobrado mucho más sentido. Esto ha sido un factor determinante para diseñar métodos novedosos que permitan combatir las infecciones virales aprovechando las nuevas tecnologías.

Por ejemplo, en la Universidad Tecnológica de Munich en colaboración con otras instituciones, un grupo investigador creó un tipo de de tecnología antiviral que no depende de inhibidores virales de moléculas pequeñas sino que emplea una trampa viral de tamaño nanométrico. Así, se inmovilizan y engullen las partículas virales dentro del organismo sin que participe ninguna sustancia farmacológica.

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Como explicaron los creadores, la trampa viral aglutina partículas víricas y las convierte en inofensivas para el organismo. La técnica se basa en el origami de ADN para crear nanocápsulas huecas autoensambladas, revestidas con moléculas que se unen a los virus e impiden su salida. Con la pandemia, este tipo de tecnologías deberían ser muy bienvenidas para el futuro.

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El éxito de esta técnica se debe en parte a la comprensión del organismo de los virus y bacterias. Los virus, contrario a otros patógenos, no tienen su propio metabolismo, por lo que los fármacos antivirales se dirigen casi siempre contra una enzima específica, labor que toma una gran cantidad de tiempo. Ahora bien, si se puede usar la idea de eliminación de los virus de forma mecánica, sería un avance científico emergente pero aplicable a corto plazo, considerando que surgen nuevos virus todos los días.

Así funciona la técnica del origami de ADN contra virus

La tecnología utiliza el ADN para formar los bloques de construcción de la estructura trampa, pero como el ADN es bastante frágil dentro del cuerpo, los investigadores utilizaron luz ultravioleta y polietilenglicol para estabilizar el material antes de utilizarlo. Luego de este procedimiento, las estructuras permanecieron estables en un tiempo de 24 horas. La comprobación se llevó a cabo en el suero sanguíneo de modelos animales.

La estructura está compuesta por placas triangulares en 3D que pueden encajarse entre sí. Los investigadores comentaron al portal web Medgadget que esta tecnología permite programar la forma y el tamaño de los objetos deseados utilizando la forma exacta de las placas triangulares. Hoy en día, este método tiene la capacidad de producir objetos con hasta 180 subunidades y lograr rendimientos de hasta el 95% en la captura de virus.

“Incluso una simple media cáscara del tamaño adecuado muestra una reducción medible de la actividad del virus”, dice Hendrik Dietz, uno de los líderes de este proceso. “Si ponemos cinco sitios de unión para el virus en el interior, por ejemplo anticuerpos adecuados, ya podemos bloquear el virus en un 80 por ciento, si incorporamos más, logramos el bloqueo completo”, aseguró el investigador en un comunicado oficial.

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Innovación

Nuevo chip evalúa el riesgo de daño vascular en personas con diabetes

Este chip creado por un equipo multidisciplinar de científicos de Asia y Estados Unidos analiza el riesgo vascular en personas con diabetes con una muestra de sangre

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Un equipo de científicos internacionales de la Universidad Tecnológica de Nanyang -NTU (Singapur), el Hospital Tan Tock Seng (TTSH) de Singapur y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos ha desarrollado un método sencillo para extraer diminutas partículas biológicas de la sangre de una persona y utilizarlas como biomarcadores para evaluar la salud de sus vasos sanguíneos, sobre todo si se trata de personas con diabetes.

Los biomarcadores son partículas a nanoescala llamadas vesículas extracelulares (VE) que son liberadas por células específicas en el torrente sanguíneo. Su función es transportar biomateriales, como proteínas y ácidos nucleicos, de una célula a otra. En un artículo publicado en junio de 2021 en Royal Society of Chemistry – Lab on a Chip, el equipo demostró que las muestras de sangre de varios pacientes con diabetes severa tenían una cantidad anormalmente alta de EV circulante, secretadas por las células inmunes y plaquetarias (entre 10 y 50 veces más), en comparación con otros pacientes con la misma enfermedad.

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Los investigadores descubrieron en experimentos de laboratorio que cuando estas VE se añadían a las células vasculares, inducían niveles más altos de marcadores de inflamación vascular. Los resultados obtenidos sugieren que los individuos diabéticos con altos niveles de vesículas extracelulares en la sangre podrían tener un mayor riesgo de desarrollar complicaciones vasculares a largo plazo.

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¿Cómo funciona este chip para pacientes con diabetes?

En su artículo de investigación, el equipo multidisciplinar explica cómo su prototipo de “laboratorio en un chip” puede separar automáticamente las VE de las muestras de sangre en una hora, aproximadamente una quinta parte del tiempo habitual que se necesita con los métodos de centrifugación convencionales. Las muestras fueron tomadas de pacientes con y sin diabetes.

El chip de microfluidos, denominado “ExoDFF” (Exosome isolation using Dean Flow Fractionation), envía primero una muestra de sangre a través de un canal en forma de espiral a gran velocidad. Luego, sobre la base de los efectos centrífugos e inerciales -el movimiento del fluido y las fuerzas hidrodinámicas que actúan sobre las partículas en el fluido-, las células sanguíneas más grandes se desprenden en una dirección, mientras que las EV más pequeñas fluyen más rápido y se dirigen a una salida diferente para su recogida.

La actual referencia mundial para separar las VE de la sangre mediante ultracentrifugación requiere mucho tiempo (hasta cinco horas) y captura muy pocas VE de la muestra de sangre. También es laborioso y no está estandarizado, ya que los distintos laboratorios tienen protocolos diferentes para extraer y purificar las vesículas.

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En comparación, el uso del chip permite combinar el proceso de separación y enriquecimiento de las VE en un solo paso y no requiere conocimientos especializados, dijo el profesor adjunto Hou, también profesor de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de la NTU.

De acuerdo con los expertos, se necesitan métodos para clasificar el riesgo potencial de los pacientes con diabetes y otros de alto riesgo mucho antes de que se produzcan daños importantes en las arterias, para así poder instituir métodos preventivos. Esta innovación tiene el potencial de detectar el riesgo de forma temprana para que los métodos preventivos puedan ayudar a limitar la progresión del daño a los vasos sanguíneos

Actualmente, el chip de separación de VE puede procesar hasta 5 ml de sangre en una hora. Dado que el diseño de ExoDFF es escalable, de bajo coste (la fabricación de cada chip costará solo unos pocos dólares) y no requiere ningún producto químico, puede diseñarse para procesar mayores volúmenes de muestras o adaptarse para su uso en la fabricación de terapias basadas en células o EV, como la terapia con células madre.

“Esta innovación es especialmente beneficiosa, ya que coincide con el desarrollo de nuevos agentes antiinflamatorios como el canakinumab, que tiene el potencial de prevenir las enfermedades cardiovasculares en estos pacientes, así como otros medicamentos específicos para la diabetes, como los inhibidores de SGLT2, que pueden proporcionar ciertos efectos protectores para el corazón”, señalan los autores, quienes añaden: “El dispositivo también puede utilizarse para evaluar el efecto de los tratamientos en las arterias”.

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Investigación Clínica

Antibióticos podrían ayudar a tratar los melanomas

Con el uso de antibióticos poco usados el equipo de investigación logró reducir el melanoma en modelos de experimentación animal.

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Antibióticos podrían ayudar a tratar los melanomas

Un estudio de la Universidad de Lovaina en Bélgica muestra que algunos antibióticos han mostrado eficacia contra el melanoma. El equipo de investigación publicó sus hallazgos en el “Journal of Experimental Medicine” y destacan los resultados de algunos antimicrobianos sobre tumores de piel derivados de pacientes en ratones, lo que quiere decir, que el equipo habría encontrado una nueva forma de tratar el melanoma: antibióticos dirigidos a las centrales eléctricas de las células cancerosas.

Los antimicrobianos funcionan al aprovechar la vulnerabilidad que adquieren las células tumorales que intentan sobrevivir a la quimioterapia contra el cáncer. “A medida que el cáncer evoluciona, algunas células de melanoma pueden escapar al tratamiento y dejar de proliferar para ‘esconderse’ del sistema inmunitario.  Estas son las células que tienen el potencial de formar una nueva masa tumoral en una etapa posterior”, explica la investigadora del cáncer y bióloga del ARN, Eleonora Leucci.

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No obstante, para que las células cancerosas puedan sobrevivir al tratamiento del cáncer, estas deben mantener sus mitocondrias activas en todo momento a pesar de estar inactivas y por lo tanto imperceptibles a la terapia. En consecuencia, como las mitocondrias proceden de bacterias que con el tiempo empezaron a vivir en el interior de las células son altamente vulnerables a un tipo específico de antibiótico. De esta premisa se partió para empezar a usar antibiótico como agentes antimelanoma.

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¿Cómo atacan los antibióticos al melanoma?

Para comprobar esta premisa, el equipo implantó tumores derivados de pacientes a ratones que posteriormente recibieron antibióticos; algunos de ellos como único tratamiento o en combinación con terapias existentes.

“Los antibióticos mataron rápidamente muchas células cancerosas y, por tanto, pudieron utilizarse para ganar el precioso tiempo necesario para que la inmunoterapia surtiera efecto. En los tumores que ya no respondían a las terapias dirigidas, los antibióticos prolongaron la vida de los ratones y en algunos casos incluso los curaron” asevera Leucci.

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Los investigadores usaron antimicrobianos que rara vez se usan para tratar infecciones bacterianas, debido a la creciente resistencia a los antibióticos. Sin embargo, la resistencia que genera no afecta la eficacia del tratamiento. “Las células cancerosas muestran una alta sensibilidad a estos antibióticos, por lo que ahora podemos buscar su reutilización para tratar el cáncer en lugar de las infecciones bacterianas”, sentencia.

Adicionalmente, Leucci advierte que los pacientes con melanoma no deberían experimentar, ya que los hallazgos se basan en ratones y no hay evidencias de su seguridad y eficacia en ratones. “Nuestro estudio sólo menciona un caso humano en el que un paciente con melanoma recibió antibióticos para tratar una infección bacteriana, y esto resensibilizó una lesión de melanoma resistente a la terapia estándar” explica la experta.

Finalmente, a pesar de que el equipo se mostró optimista con sus resultados, afirmó que es necesario hacer más investigaciones y estudios clínicos para examinar el uso de antibióticos para tratar a los pacientes con cáncer.

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