La piel bioimpresa cura heridas en cerdos con cicatrices mínimas; los humanos son los siguientes

Nuestra piel es una maravilla natural de la bioingeniería.

El órgano más grande del cuerpo, es un sistema de defensa impermeable que protege contra infecciones. Está repleto de glándulas sudoríparas que nos mantienen frescos en temperaturas elevadas. Puede recibir golpes graves (quemaduras de sol, rasguños y raspaduras, salpicaduras de aceite de cocina y otros accidentes en la vida diaria), pero se regenera rápidamente. Claro, puede haber cicatrices duraderas, pero los signos de daño menor eventualmente desaparecen.

Teniendo en cuenta estas ventajas, no sorprende que los científicos hayan intentado recrear la piel en el laboratorio. La piel artificial podría, por ejemplo, cubrir robots o prótesis para darles la capacidad de “sentir” la temperatura, tocar o incluso curarse cuando están dañados.

También podría ser un salvavidas. Los poderes de autocuración de la piel tienen límites. Las personas que sufren quemaduras graves suelen necesitar un trasplante de piel de otra parte del cuerpo. Si bien es eficaz, el procedimiento es doloroso y aumenta las posibilidades de infección. En algunos casos, es posible que no quede suficiente piel intacta. Un dilema similar acecha a los soldados heridos en batalla o a aquellos con trastornos cutáneos hereditarios.

Recrear todos los superpoderes de la piel es, cuanto menos, difícil. Pero la semana pasada, un equipo de la Universidad Wake Forest dio un gran paso hacia la piel artificial que cura grandes heridas cuando se trasplanta a ratones y cerdos.

El equipo utilizó seis tipos diferentes de células de la piel humana como “tinta” para imprimir piel artificial de tres capas. A diferencia de versiones anteriores, esta piel artificial imita fielmente la estructura de la piel humana.

En estudios de prueba de concepto, el equipo trasplantó la piel a ratones y cerdos con lesiones cutáneas. Los injertos de piel penetraron rápidamente en los vasos sanguíneos de la piel circundante, integrándose en el huésped. También ayudaron a dar forma al colágeno, una proteína esencial para curar heridas y reducir las cicatrices, en una estructura similar a la piel natural.

"Estos resultados muestran que es posible crear piel humana de espesor completo mediante bioingeniería y promueve una curación más rápida y resultados de apariencia más natural". dijo autor del estudio, el Dr. Anthony Atala.

Espera... ¿Qué es la piel de espesor total?

A menudo imaginamos la piel como una sábana ajustable que envuelve el cuerpo. Pero bajo el microscopio, es una intrincada obra maestra de bioarquitectura.

O me gusta pensar en ello como un pastel de tres capas.

Cada capa tiene diferentes tipos de células adaptadas a sus funciones distintivas. La capa superior es la guardiana. Un vínculo directo con el mundo exterior, tiene tipos de células que pueden soportar la luz ultravioleta, el clima árido y las bacterias dañinas. También alberga células que producen pigmentación. Estas células se desprenden continuamente cuando se dañan y se reemplazan para mantener fuerte la barrera.

La capa intermedia es el puente. Aquí, los vasos sanguíneos y las fibras nerviosas conectan la piel con el resto del cuerpo. Esta capa está repleta de células que producen vello corporal, sudor y aceites lubricantes, la pesadilla de cualquier persona propensa al acné. Al ser la capa más ancha, se mantiene firmemente unida mediante colágeno, lo que le da a la piel flexibilidad y fuerza.

Finalmente, la capa más profunda de la piel es el “abrigo hinchado”. Compuesta principalmente de colágeno y células grasas, esta capa es un amortiguador que protege la piel de lesiones y ayuda a mantener el calor corporal.

Recrear todas estas estructuras y funciones es increíblemente difícil. ¿La solución de Atala? Tridimensional bioprinting.

Piel en el juego

Atala no es ajena a la bioimpresión.

En 2016, su equipo desarrolló un impresora de órganos y tejidos que puede imprimir tejidos grandes de cualquier forma. Utilizando datos clínicos, el equipo creó modelos informáticos para guiar a la impresora al imprimir diversas estructuras óseas y músculos. Unos años más tarde, diseñaron una bioimpresora de piel que utilizó dos tipos de células, ya sea de la capa superior o media, para parchear directamente la piel lesionada. Aunque la piel podía cerrar grandes heridas, sólo capturaba parte de la complejidad natural de la piel.

El nuevo estudio utilizó seis tipos de células humanas como biotinta, recreando la arquitectura de nuestra piel de arriba a abajo. Para fabricar la piel artificial, el equipo utilizó software de ordenador para dirigir la colocación de las células en cada capa. Llamada impresión por extrusión 3D, la tecnología utiliza presión de aire para imprimir pañuelos altamente sofisticados con una boquilla. Suena complicado, pero es un poco como exprimir glaseado de diferentes colores para decorar un pastel.

Como primer paso, el equipo suspendió células en un hidrogel hecho principalmente de una proteína secretada por el hígado. A diferencia de los materiales sintéticos, esta base producida por el cuerpo aumenta la biocompatibilidad. Luego, el equipo imprimió un injerto de piel en 3D, capa por capa, midiendo una pulgada en cada lado, un poco más grande que un terrón de azúcar.

La piel bioimpresa mantuvo sus tres capas durante al menos 52 días en el laboratorio y desarrolló áreas con pigmentación y descamación normal.

Animado, el equipo probó a continuación la piel artificial en ratones. Todas las heridas tratadas con injertos de piel artificiales sanaron completamente en dos semanas, a diferencia de las tratadas solo con hidrogel o dejando que la herida sanara naturalmente.

La piel artificial fue especialmente buena para construir la capa protectora superior de la piel, formando estructuras que se asemejaban a la curación natural. También produjo colágeno y, lo que es más importante, lo tejió hasta formar una estructura parecida a una cesta de mimbre similar a la piel humana.

La piel bioimpresa reclutó aún más las células de los vasos sanguíneos de los propios ratones, generando una red de pequeños vasos dentro del injerto. Usando una tinción para rastrear proteínas humanas en el injerto, el equipo encontró que las células trasplantadas estaban integradas con su huésped en la capa media de la piel.

¿Chirriando?

Los ratones tienen una piel más fina que los humanos. La piel de cerdo, por el contrario, es más parecida a la nuestra. En una segunda prueba, el equipo amplió la tecnología de trasplante en cerdos. Aquí, recolectaron cuatro tipos de células de cerdos mediante biopsias (incluidas algunas que forman la capa externa de la piel, el colágeno, los vasos sanguíneos y el tejido graso) y las cultivaron dentro de un biorreactor durante 28 días.

Algunos lotes fallaron. Sin embargo, en promedio, la infusión generó suficientes células para duplicar el tamaño del injerto inicial para una mayor cobertura. El parche de piel artificial resultante tenía aproximadamente el tamaño de la cara de un cubo de Rubik y coincidía con el grosor de la piel del cerdo.

Al igual que los resultados en ratones, los injertos cerraron rápidamente grandes heridas sin el habitual efecto de "fruncimiento" (en el que la piel se contrae como una uva contra una pasa) que provoca cicatrices.

El equipo concluyó que esto probablemente se debe a que el injerto amplificó los genes responsables de la curación de heridas, y algunos también regulan las respuestas inmunes que ayudan a desarrollar nuevos vasos sanguíneos y reducir las cicatrices.

La piel artificial es prometedora, pero todavía está en su infancia. Cuando se injertó en cerdos, no produjo pigmentación de manera confiable, lo que podría resultar preocupante para aquellos con tonos de piel más oscuros. Los injertos tampoco produjeron vello corporal, aunque contenían estructuras para su crecimiento en la biotinta. Si bien puede que no sea lo peor (¡no más afeitado!), los resultados sugieren que todavía hay mucho que aprender.

Para Atala, el esfuerzo vale la pena. "La curación integral de la piel es un desafío clínico importante que afecta a millones de personas en todo el mundo, con opciones limitadas", dijo. El estudio sugiere que es posible imprimir piel a gran escala para tratar heridas devastadoras en humanos.

Crédito de imagen: una célula de piel normal bajo el microscopio. Torsten Wittmann, Universidad de California, San Francisco (vía NIH/Flickr)

• Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
• PlatoData.Network Vertical Generativo Ai. Empodérate. Accede Aquí.
• PlatoAiStream. Inteligencia Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
• PlatoESG. Carbón, tecnología limpia, Energía, Ambiente, Solar, Gestión de residuos. Accede Aquí.
• PlatoSalud. Inteligencia en Biotecnología y Ensayos Clínicos. Accede Aquí.
• Fuente: https://singularityhub.com/2023/10/09/bioprinted-skin-heals-wounds-in-pigs-with-minimal-scarring-humans-are-next/