Órganos imprimibles pondrá fin al trasplante Listas
Una mujer que vive en una máquina de diálisis se cultiva un nuevo riñón utilizando sus propias células. Un padre que lucha con pérdida de la visión relacionada con la edad se ha restaurado la vista. Un soldado sufre quemaduras extensas y se ha regenerado su piel.
Este es un vistazo del Santo Grial de la medicina regenerativa. El objetivo final del campo es el desarrollo de terapias que restaurar la función normal de tejidos y órganos enfermos. Los avances en bioprinting 3D, el proceso de fabricación de tejido humano funcional fuera del cuerpo de un modo capa por capa, han empujado el sobre en lo que se considera posible en el campo.
Que quede claro, que crecen órganos de reemplazo - especialmente los órganos sólidos como los riñones, el corazón y los pulmones es un objetivo excepcionalmente difícil. Hay un mar de desafíos técnicos que deben superarse antes de que estos órganos pueden ser producidos en masa.
Y más allá de esos obstáculos, no hay garantía de la traducción rápida de los descubrimientos científicos a la terapia clínica como los organismos reguladores buscarán cuidadosamente pruebas de que estos nuevos órganos funcionan de forma fiable con riesgos limitados a los pacientes. Pero estos son todos los desafíos que vale la pena abordar.
Consideremos un ejemplo dado en el futuro
Usted se despierta sintiéndose cansado y enfermo. Durante los últimos días de la pareja, que experimentó dolor abdominal e hinchazón. Después de una consulta médica, su médico robótico infundido-AI concluye su hígado está enfermo. Si no se trata, usted se enferma y finalmente mueren.
Es necesario un trasplante de hígado, pero aquí está el truco: Usted no va a firmar para unirse a una lista de trasplantes de órganos, en el que la demanda de órganos supera con mucho la oferta de órganos hasta el punto de que 22 personas mueren cada día a la espera de órganos .
Estas listas son ahora cosa del pasado.
En su lugar, se toman células de su cuerpo - células que tienen el poder único de diferenciarse en cualquier tipo de célula madre. Estas células serán enviadas a un laboratorio donde son inducidas a convertirse en los diferentes tipos de células que comprenden un hígado humano. A continuación, una bioprinter ensambla las células sobre una capa de andamio por capa para generar un nuevo hígado. El hígado se madura en una incubadora que imita el cuerpo hasta que se considere listo para el trasplante.
¿El final resulto? Recibe un hígado totalmente funcional y estructuralmente firme. El órgano de sustitución contiene todos los sistemas necesarios para transferir oxígeno y nutrientes para mantener las células del hígado vivo y tiene la composición correcta de las diferentes células de hígado en las proporciones adecuadas. Y críticamente, porque sus células provienen de usted, su sistema inmunológico no rechazarla.
El logro de este resultado sería verdaderamente notable. A pesar de los avances en la medicina y una mayor conciencia de la donación de órganos, la brecha entre la oferta y la demanda de órganos sigue aumentando .
Aunque órganos imprimibles no será fácil, hay razones para el optimismo:
- La medicina regenerativa no es nuevo. Wake Forest Institute con éxito tejido de la vejiga ingeniería implantado en seres humanos hace 10 años.
- Los costos están disminuyendo. En 2015, dio a conocer BioBots BioBots 1 , un bioprinter $ 10.000 que permite a los investigadores probar nuevas técnicas de ingeniería de tejidos.
- La investigación se centró en todo el cuerpo. Wake Forest Institute, por ejemplo, está trabajando en terapias para 35 diferentes partes del cuerpo humano .
- 3D tejidos y órganos impresos se muestran prometedores en el laboratorio. 3D Bioprinting Soluciones imprimen y se trasplantan a trabajar glándula tiroides en ratones . Organovo anunció sus últimos modelos de tejido hepático humano son funcionales y estable hasta 28 días.
En medio de los rumores, hay una tecnología menudo pasado por alto que sustenta el proceso de órganos en crecimiento. Por mucho que esto es sobre la impresión de órganos - se trata también de digitalizarlos.
La construcción de modelos para construir la vida
Sin un modelo digital preciso de su órgano diana, bioprinters no tienen nada que guíe. Esta necesidad se hace más evidente cuando se trata de hacer crecer un sólido grande, órgano con su arquitectura complicado que implica vasos sanguíneos, los diferentes tipos de células y peculiaridades geométricas.
En su 2011 TED Talk , Anthony Atala, director del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, describió sus esperanzas para la construcción y el uso de tales modelos digitales precisos.
El uso de un escáner 3D, el objetivo es mapear cuidadosamente el terreno de la anatomía de un paciente, la aproximación de las dimensiones, precisamente, y alimentar estas instrucciones para un cabezal de impresión que los depósitos funcional, el tejido a medida que cumple con los requisitos.
Este año, su equipo dio a conocer un sistema de impresión de tejidos y órganos integrados (ITOP) que utiliza los datos de imágenes clínicas de fabricar con precisión hueso, cartílago y músculo bajo demanda.
Desde entonces, algunos de estos constructos impresos han sido implantados en los animales, se muestra la operación funcional e incluso desarrollado un sistema de nervios y vasos sanguíneos.
Estos son los primeros pasos correctos, pero no hay dimensión final a esta historia. Las impresoras 3D necesitan ser más asequible y más fácil de usar. La buena noticia es, que es donde nos dirigimos.
Las impresoras 3D son cada vez omnipresente. En la última década, las impresoras 3D se han vuelto cada vez más asequibles y ampliamente accesible a la corriente principal de los consumidores. Una rápida búsqueda en Google muestra una serie de impresoras 3D en línea disponibles en la demanda a través de la nube. Las impresoras 3D son cada vez tan útil que se están utilizando para coches en 3D de impresión , partes planas ycasas enteras .
Sin embargo, con la excepción de especialistas bien entrenados, ingenieros y aficionados de impresión en 3D, la mayoría de los investigadores y los laicos tienen poca o ninguna experiencia en la creación de modelos de objetos que les gustaría imprimir. Incluso menos personas tienen experiencia en la creación de modelos útiles para la investigación científica, la educación o la práctica médica.
Introduzca la impresión 3D Cambio
Encabezado por el Instituto Nacional de Salud, la impresión 3D Cambio pretende acercar los conceptos científicos abstractos en el mundo físico. El sitio web ofrece una plataforma abierta e interactiva para navegar, descargar y compartir archivos de impresión 3D biomédica, el modelado de tutoriales y material educativo, eliminando con ello la experiencia en el dominio requerido para generar y validar estos modelos.
La esperanza es que estos modelos haciendo más accesibles catalizará la adopción de la impresión 3D para la investigación científica y el descubrimiento.
Los investigadores pueden utilizar la Bolsa de impresión 3D para traducir los datos científicos brutos en modelos 3D listos para su impresión. Fundamentalmente, esto puede ser ejecutado a través de herramientas basadas en la web que generan modelos de alta calidad en los formatos de archivo utilizados por la mayoría de las impresoras 3D. De esta manera, incluso investigadores menos experimentados podrán dedicar su tiempo, la creatividad y la capacidad intelectual de los aspectos más interesantes de la investigación, en lugar del acto tedioso de los modelos de generación.
Las posibilidades son realmente infinitas. Pero quizás lo más apropiadamente, la evolución de modelado 3D fácil de usar e impresión podrían inspirar y enseñar a la próxima generación de médicos e investigadores a desarrollar técnicas que permitan la medicina regenerativa para alcanzar su pleno potencial.
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