Científicos chinos crean un tumor con impresión 3D

Redacción
Sábado, 12 Abril 2014

Investigadores de varias instituciones de ingeniería mecánica y biofabricación de China y de la Universidad Drexel, en EE.UU., han logrado crear un modelo tridimensional de células de cáncer de cuello de útero con una impresora 3D. Los resultados del estudio se publican en la revista «Biofabrication». El modelo consiste en una rejilla de 10 milímetros de ancho por 10 de largo hecha de alginato y fibrina, que recrea las proteínas fibrosas que forman la matriz extracelular de un tumor cervical.

Según explican los científicos, esta estructura de rejilla está recubierta de células Hela-a, una línea de células ‘inmortales’ única que procede de Henrietta Lacks, una paciente con cáncer de cuello uterino de 1951. Debido a la capacidad de estas células para dividirse indefinidamente en condiciones de laboratorio, esta línea celular ha sido utilizada en algunos de los estudios científicos más importantes de los últimos 50 años.

Tumor impresión 3D

Los autores reconocen que la forma más eficaz de investigar los tumores es mediante el ensayo clínico. Sin embargo, «las limitaciones éticas y de seguridad hacen que sea difícil hacer este tipo estudios a gran escala», destacan.

Para superar estos escollos, anteriormente se recurría a modelos 2D, que consistían en una sola capa de células que imitaban el ambiente fisiológico de los tumores para probar diferentes tipos de medicamentos.

Pero con la llegada de la impresión en 3D, ahora es posible proporcionar una representación más realista del entorno que rodea a un tumor, como ha podido desmostar el equipo chino-estadounidense en este estudio. Aparte de probar si las células permanecían viables o morían después de la impresión, los investigadores también examinaron la forma en la que proliferaban las células, cómo expresaban un conjunto específico de proteínas, y su resistencia a los fármacos contra el cáncer.

Las proteínas estudiadas forman parte de la familia de proteínas MMP, utilizadas por las células del cáncer para atravesar sus matrices y ayudar a extender en tumor. La resistencia a los medicamentos contra el cáncer, que también fue estudiada, es un buen indicador de la malignidad del tumor.
Mejor que el modelo en 2D

Los resultados revelaron que el 90% de las células cancerosas se mantuvieron viables después del proceso de impresión. También mostraron que el modelo 3D tenía características más similares a un tumor en comparación con los modelos 2D.

Además, el modelo 3D de las células cancerosas mostró una tasa de proliferación y una expresión de proteínas más alta, así como una mayor resistencia a los fármacos anticancerosos.

«Con una mayor comprensión de estos modelos 3D, podemos utilizarlos para estudiar el desarrollo, invasión, metástasis y el tratamiento de los tumores, gracias a la utilización de células cancerosas específicas de los pacientes. También podemos usar estos modelos para probar la eficacia y seguridad de nuevos fármacos y terapias contra esta enfermedad», han señalado los autores.

tumor impreso 3D

“Básicamente hemos imprimido un biomaterial cargado con células [Hela] sobre una estructura tridimensional que había sido previamente diseñada en un ordenador”, ha declarado a la revista científica 'Materia' Rui Yao, investigador de la Universidad Tsinghua de Pekín y coautor del trabajo, publicado en la revista científica Biofabrication. “Es la primera vez que se fabrica un modelo de tumor gracias a la tecnología de impresión de células en 3D”, destaca.

El equipo señala que este logro abre nuevas posibilidades para entender mejor el cáncer e incluso buscar nuevos tratamientos a la medida de cada paciente de forma más fácil. En teoría, argumentan, se podrían imprimir tumores con las células de un enfermo y estudiar en ellas el efecto de diferentes fármacos antes de administrarle el más efectivo.

La mejor manera de estudiar la progresión de un tumor humano, señalan los investigadores, es hacerlo directamente, a través de ensayos en pacientes que sufren cáncer. Pero esto plantea muchas trabas éticas, económicas y logísticas. Por eso desde hace más de un siglo el cáncer se ha estudiado de formas más indirectas. Una  consiste en utilizar modelos animales, como por ejemplo ratones a los que se les inyectan células de cáncer humano para que sufran tumores humanizados. La otra forma es estudiar el cáncer en dos dimensiones, es decir, disponiendo una capa de células de cáncer en una placa de cultivo para recrear el ambiente en el que se desarrolla un tumor.

Es lo que los científicos llaman un estudio in vitro, literalmente en vidrio y, por lo tanto, fuera de un organismo vivo. Sin un andamiaje que se parezca al tejido real, las células del cáncer son incapaces de amontonarse y crecer hasta formar un tumor. Esto, dice el equipo de Rui Yao, supone una limitación, ya que esa fina capa de células no representa fielmente la compleja estructura tridimensional de un tumor real. Su trabajo da el salto hacia un modelo del cáncer también in vitro, pero ya en tres dimensiones. La tecnología para generarlo permite controlar la cantidad de células y su distribución en el tumor final, que es, según sus creadores, es una representación mucho más fiel del ambiente en el que prolifera el cáncer. El trabajo sigue la estela de hitos anteriores, como la impresión en 3D de fragmentos de hígado o hueso.

El equipo ha comparado las propiedades de tumores bidimensionales con la de su tumor impreso, cuya estructura inicial tiene unos 10 milómetros de largo. Los resultados muestran que el 90% de las células impresas sobreviven y comienzan a unirse formando estructiras esféricas, explica Rui Yao. Estos tumores impresos muestran una mayor resistencia a fármacos antitumorales que los cultivos bidimensionales. Esta misma resistencia, dice Rui Yao, se ha observado cuando un nuevo fármaco probado solo en cultivos de células in vitro se administra a un tumor real.

“Cuando tengamos un mejor conocimiento de esta tecnología”, dice Rui Yao, “nuestro objetivo es fabricar modelos tumorales in vitro que se comporten como tumores naturales y así estudiar el desarrollo del cáncer, la metástasis y también probar la eficacia de nuevos medicamentos para los pacientes”, resalta.Rui Yao señala que la impresión en 3D de células es “efectiva en cuanto a su coste y fácil de realizar”. El equipo chino quiere ahora comenzar a trabajar con biólogos y patólogos para que usen sus tumores en 3D. Un paso importante será comparar hasta dónde los tumores impresos se comportan como los naturales para saber así si tienen igual o mayor validez que las técnicas convencionales.

 

Etiquetado como: tumor, cáncer, medicina, salud
Aplicación: Medicina