Oamenii de știință repară cu succes oasele prin combinarea terapiei genice și a bioimprimării

• Bioimprimarea – o modificare a imprimării 3D pentru producerea de țesuturi și organe – poate repara oasele umane și pe cele ale animalelor, spun cercetătorii.
• Bioimprimarea este un proces de fabricație aditivă, care depune materiale strat cu strat ca să producă structuri asemănătoare țesuturilor.
• Progresele actuale în domeniul bioimprimării țesuturilor vii includ, printre altele, imprimarea unor părți din inima umană, creșterea celulelor și pielea vie, care are vase de sânge.

Bioimprimarea – o modificare a imprimării 3D pentru producerea de țesuturi și organe – poate repara oasele umane și pe cele ale animalelor, spun cercetătorii de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, potrivit publicației Gilmore Health News. Procesul creează țesuturi tridimensionale prin combinarea factorilor de creștere, a celulelor și a biomaterialelor, cu ajutorul unor tehnici similare imprimării 3D. Bioimprimarea este un proces de fabricație aditivă, care depune materiale strat cu strat ca să producă structuri asemănătoare țesuturilor.

Scurt istoric

Charles Hull a inventat tehnologia de imprimare 3D în scopuri non-biologice în 1984, în timp ce Robert J. Klebe a fost primul care a demonstrat practicabilitatea bioimprimării, patru ani mai târziu. În 2003, Thomas Boland a dezvoltat prima bioimprimantă 3D, la nivel mondial. Aceasta poate imprima țesuturi vii de nutrienți, celule și substanțe.

Compania Organovo a produs primul țesut hepatic complet celular din lume prin bioimprimare 3D în 2013, în timp ce vezica umană produsă de Institutul Wake Forest a fost primul organ imprimat 3D, care a fost implantat într-o ființă umană.

Bioimprimarea și terapia genică

Organismul își poate repara, în timp, țesuturile deteriorate, dar pentru asta are nevoie de îndepinirea unor condiții și de prezența substanțelor chimice. Acest lucru nu se întâmplă întotdeauna, deoarece, uneori, condițiile ideale sunt incomplete. Prin urmare, organismul are nevoie de ajutor extern pentru a obține vindecarea. Aceasta a fost premisa de la care a pornit cercetarea efectuată de prof. Ibrahim Tarık Özbolat – om de știință turc și academician la Universitatea de Stat din Pennsylvania – alături de echipa sa.

În cadrul cercetării, genele bioimprimate au fost administrate unor șobolani cu găuri în craniu, pentru a ajuta la repararea lor. Genele au fost cele care codificau factorii de creștere, respectiv factorul de creștere derivat din trombocite și proteina morfogenetică osoasă.

Potrivit studiului publicat pe platforma Science Direct, factorul de creștere derivat din trombocite ajută la multiplicarea și migrarea celulelor, în timp ce proteina morfogeentică osoasă ajută la regenerarea osului. Acești factori de creștere ajută la migrarea celulelor stem în zona cu defecte și, de asemenea, ajută la conversia celulelor genetice în os.

Un dispozitiv asemănător cu o imprimantă cu jet de cerneală a fost folosit pentru a imprima cele două gene în timpul operației, pe gaura din craniul șobolanului. Acest amestec a eliberat gena care codifică BMP-2 timp de cinci săptămâni și gena care codifică PDGF-B, timp de zece zile. ADN-ul pentru proteină a fost încorporat în plasmide. Plasmidele ajută la transportul informațiilor genetice. ADN-ul, la intrarea în celulele progenitoare, începe producția de proteine adecvate care ajută la creșterea oaselor.

La șobolanii cărora li s-au administrat gene bioimprimate cu eliberare controlată a genei, care codifică proteina morfogenetică osoasă, s-a observat o creștere de 40% a țesutului osos și o acoperire osoasă de aproximativ 90% în șase săptămâni.

În schimb, șobolanii care aveau aceleași defecte, dar care nu au primit aceste gene, au avut 10% din țesutul osos nou și o acoperire osoasă de 25%.

Semnificația clinică

Lumea bioimprimării evoluează și poate găsi multe utilizări atunci când va fi complet dezvoltată. Prin intermediul ei, un transplant de organe ar putea fi facilitat, deoarece nu va trebui să se mai caute mult timp donatori. Celulele astfel prelevate pentru bioimprimare pot fi colectate de la pacient, iar incidența respingerii transplantului poate fi redusă.

Producția de organe și țesuturi prin bioimprimare poate ajuta la studii și teste clinice, înlocuind astfel animalele și oamenii în testele de laborator.

Acest studiu reprezintă o contribuție importantă la utilizarea bioimprimării în repararea țesuturilor, deoarece producția dirijată a factorilor esențiali necesari pentru reparare poate fi obținută prin bioimprimare îmbunătățită cu terapie genică.

Astfel, bioimprimarea este un aspect promițător al bioingineriei, care, atunci când va fi explorat pe deplin, ar putea să aducă o soluție multor probleme din medicină.

Lumea bioimprimării continuă să se dezvolte, deoarece este un domeniu nou, foarte important în medicină pentru studii și înlocuirea țesuturilor. Progresele actuale în domeniul bioimprimării țesuturilor vii includ, printre altele, imprimarea unor părți din inima umană, creșterea celulelor și pielea vie, care are vase de sânge.