Los científicos que utilizan la impresión 3D han desarrollado ovarios funcionales, con los cuales un ratón estéril pudo dar a luz a ratones sanos. Las bioprótesis ováricas consisten en una estructura porosa de tinta de gelatina que está llena de folículos, pequeños sacos que contienen líquido y contienen óvulos inmaduros. Con su ayuda, fue posible aumentar la producción de hormonas y restaurar la fertilidad en ratones, que era el objetivo final del estudio.
En pruebas en ratones en los que se extirpó quirúrgicamente un ovario, los científicos descubrieron que los implantes se conectaron al sistema circulatorio durante una semana y continuaron liberando los óvulos de forma natural a través de los poros incrustados en las estructuras de gelatina. De los siete ratones que se aparearon después de instalar la bioprótesis, tres dieron a luz ratones sanos. Posteriormente, pudieron comer la leche materna y obtener camadas saludables.
¿En qué se diferencia este trabajo de otras estructuras de impresión tridimensionales? En primer lugar, este es el marco de la prótesis y el material a partir del cual se creó. Es gelatina, un hidrogel biológico hecho de colágeno roto que es seguro para el uso humano.
Hay una serie de condiciones bajo las cuales puede crear una bioprótesis exitosa que no será rechazada por un organismo vivo. Debe estar hecho de materiales orgánicos, que sean lo suficientemente rígidos para que la bioprótesis pueda implantarse con éxito, pero al mismo tiempo lo suficientemente porosa como para interactuar naturalmente con los tejidos del cuerpo del ratón.
La mayoría de los hidrogeles son muy débiles, ya que consisten principalmente en agua y a menudo se descomponen solos. Pero los investigadores calcularon experimentalmente la temperatura de la gelatina, a la que no se colapsa y puede formar varias capas.
La impresión tridimensional se realizó aplicando fibras. Por lo tanto, es posible controlar la distancia entre las fibras, así como el ángulo de avance entre las capas, lo que le permite diseñar una prótesis de diferentes tamaños y formas. En el laboratorio, los investigadores llaman a estas estructuras impresas tridimensionales "andamios" y las comparan con los andamios que rodean el edificio durante la renovación.
Las rejillas de bioprótesis ovárica se imprimieron a partir de placas de gelatina. El tamaño y la posición de los agujeros en las estructuras se controlaron cuidadosamente para poder sostener decenas de folículos y conectar vasos sanguíneos a los implantes. Luego se liberaron óvulos maduros de los implantes, como ocurre con la ovulación normal.
Esta geometría ovárica organiza directa o indirectamente el soporte hormonal de los óvulos inmaduros, rodeándolos. Este es el primer estudio que demuestra que la arquitectura protésica afecta la supervivencia del folículo. Según los investigadores, esto no podría haberse logrado sin el uso de la impresión tridimensional.
Una jaula impresa tridimensional se implanta con un ratón, y sus poros se pueden usar para optimizar el proceso de "encajar" los folículos o los huevos inmaduros en la jaula. La prótesis ayuda a los óvulos inmaduros y las células que producen hormonas a sobrevivir. La estructura abierta también permite a las células madurar, ovular y formar vasos sanguíneos dentro del implante, de modo que las hormonas circulan dentro del sistema circulatorio del ratón y desencadenan la lactancia después del nacimiento.
"Cada órgano tiene un" esqueleto ". Aprendimos cómo era el "esqueleto" del ovario y lo usamos como modelo para implantar bioprótesis ováricas ", dijo Teresa Woodruff, profesora de obstetricia y ginecología.
Obviamente, la impresión de bioprótesis para ratones no es la etapa final del estudio. La bioprótesis ovárica debería ayudar a restaurar la fertilidad y la producción de hormonas en mujeres jóvenes cuyo sistema reproductivo ha sido dañado por el tratamiento del cáncer. A menudo, en tales mujeres, los ovarios dejan de funcionar correctamente y las pacientes requieren una terapia de reemplazo hormonal regular.
La quimioterapia y las altas dosis de radiación utilizadas para tratar el cáncer pueden destruir algunos o todos los óvulos de las mujeres, poniéndolos en riesgo de infertilidad y menopausia precoz. Y si bien los médicos han logrado algunos avances en la restauración de la fertilidad con tejido ovárico congelado, una bioprótesis puede ayudar potencialmente a aquellas personas para quienes el trasplante no es adecuado, es decir, niñas y niñas muy jóvenes.
La coautora del estudio, Monica Laronda, señaló que una bioprótesis ovárica puede ayudar a pacientes con cáncer cuyos ovarios están tan dañados que se requiere terapia hormonal para comenzar la pubertad.
Los científicos han creado previamente ovarios artificiales para ratones, pero este es el primer trabajo que utiliza la tecnología de impresión 3D. Sin embargo, aún no está claro si este enfoque será tan efectivo para los humanos como lo es para los ratones: los folículos en los humanos son mucho más grandes y crecen rápidamente hasta que son visibles a simple vista.
Otros experimentos con animales llevados a cabo hace casi diez años insinuaron que las mujeres a las que se les trasplantaron ovarios a una edad posterior experimentan no solo la recuperación de la fertilidad, sino también otros efectos beneficiosos. En 2010, los científicos de la Clínica de Mujeres de Kato
descubrieron que después del trasplante de ovario, las ratones hembra viven más tiempo, y en los humanos este procedimiento alienta a las mujeres maduras, generalmente inactivas, a buscar su alma gemela y tener hijos. Los investigadores reconocieron que se necesita mucho más trabajo para evaluar el impacto en las mujeres.
Los avances en la impresión tridimensional ya han transformado algunas áreas de la medicina, permitiendo a los médicos fabricar piezas que pueden implantarse directamente en los pacientes. En 2016, los cirujanos surcoreanos imprimieron un hueso del talón de titanio para una persona a la que se le extirpó un tumor.
Mientras tanto, investigadores de Carolina del Norte
anunciaron que habían hecho orejas, mandíbulas y músculos esqueléticos utilizando estructuras impresas tridimensionales llenas de células vivas. Otros grupos de científicos han
impreso redes vasculares que serán vitales para crear grandes órganos sintéticos en el laboratorio.
doi:
10.1038 / ncomms15261