Piratean la biología celular con formas 3D a partir de tejido vivo
Muchas de las complejas formas plegadas que forman los tejidos de los mamíferos se pueden recrear con instrucciones muy simples, informan bioingenieros de la Universidad de California San Francisco.
Al diseñar células de ratón o humanas mecánicamente activas para formar capas delgadas de fibras de matriz extracelular, los científicos podrían crear cuencos, bobinas y ondulaciones de tejido vivo. Las células colaboraron mecánicamente a través de una red de estas fibras para plegarse de manera predecible, imitando los procesos naturales de desarrollo. El estudio se publica en Developmental Cell.
“El desarrollo está comenzando a convertirse en un lienzo para la ingeniería y al dividir la complejidad del desarrollo en principios de ingeniería más simples, los científicos están comenzando a comprender mejor, y finalmente a controlar, la biología fundamental”, resalta el autor principal, Zev Gartner, parte del Centro para la construcción celular en la Universidad de California, San Francisco. “En este caso, la capacidad intrínseca de las células mecánicamente activas para promover cambios en la forma del tejido es un chasis fantástico para la construcción de tejidos sintéticos complejos y funcionales”, añade.
Los laboratorios ya usan la impresión en 3D o el micro moldeado para crear formas tridimensionales para la ingeniería de tejidos, pero el producto final a menudo pasa por alto las características estructurales clave de los tejidos que crecen según los programas de desarrollo. El enfoque del laboratorio de Gartner usa una tecnología 3D de patrones de precisión llamada ensamblaje de células programadas por ADN (DPAC, por sus siglas en inglés) para establecer una plantilla espacial inicial de un tejido que luego se pliega en formas complejas de forma que replican cómo los tejidos se ensamblan jerárquicamente durante el desarrollo.
“Estamos empezando a ver que es posible descomponer los procesos de desarrollo natural en principios de ingeniería que luego podemos reutilizar para construir y comprender los tejidos”, afirma el primer autor Alex Hughes, investigador postdoctoral en UCSF. “Es un ángulo totalmente nuevo en la ingeniería de tejidos”, añade.
“Me sorprendió lo bien que funcionó esta idea y cómo de simplemente se comportan las células –destaca Gartner–. Esta idea nos mostró que cuando revelamos principios de diseño de desarrollo robustos, lo que podemos hacer con ellos desde una perspectiva de ingeniería solo está limitado por nuestra imaginación. Alex pudo hacer construcciones vivas que se cambiaron de forma muy similar a lo que predijeron nuestros modelos simples”.
“Me sorprendió lo bien que funcionó esta idea y cómo de simplemente se comportan las células –destaca Gartner–. Esta idea nos mostró que cuando revelamos principios de diseño de desarrollo robustos, lo que podemos hacer con ellos desde una perspectiva de ingeniería solo está limitado por nuestra imaginación. Alex pudo hacer construcciones vivas que se cambiaron de forma muy similar a lo que predijeron nuestros modelos simples”.
Gartner y su equipo ahora sienten curiosidad por saber si pueden unir el programa de desarrollo que controla el plegamiento de los tejidos junto con otros que guían los patrones del tejido. También esperan comenzar a entender cómo se diferencian las células en respuesta a los cambios mecánicos que se producen durante el plegamiento de tejidos in vivo, inspirándose en etapas específicas del desarrollo del embrión.
Fuente: Europa Press
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