Biotecnología
Nueva Técnica Permite la Impresión 3D de Tejido Cerebral Funcional
Impresión 3D de Órganos
La impresión 3D, o fabricación aditiva, está revolucionando silenciosamente la forma en que se fabrica, con cientos de materiales ahora disponibles para la impresión 3D. Sin embargo, quizás el material más emocionante no sea para la fabricación sino para fines médicos: tejidos biológicos.
El bioprintado podría algún día hacer posible imprimir literalmente un corazón, hígado o pulmón humano bajo demanda, listo para trasplante. Es algo que exploramos en nuestro artículo “Órganos bajo demanda: Mejores acciones de biimpresión 3D”.
Se ha alcanzado un nuevo nivel en bioprintado por un equipo de investigación en la Universidad de Wisconsin–Madison, liderado por Su‑Chun Zhang, profesor de neurociencia y neurología. Lograron imprimir en 3D tejidos cerebrales que pueden crecer y funcionar como tejido cerebral típico. Esto es verdaderamente revolucionario y un resultado mucho mejor que todos los intentos anteriores de imprimir en 3D tejidos cerebrales hasta ahora.
Tinta Bio‑Optimizada
La clave de este avance científico fue adaptar la técnica habitual de bioprintado a las necesidades específicas de las neuronas.
Normalmente, el bioprintado añade células unas sobre otras verticalmente, usando algún material de andamiaje complejo. En cambio, el equipo de Zhang optó por un diseño horizontal y utilizó un gel de tinta bio mucho más suave que el usado anteriormente.
El gel más suave permite que las neuronas crezcan e interactúen entre sí exactamente como lo hacen en un cerebro real. El gel relativamente más delgado también permitió una mejor penetración de oxígeno, y el tejido de crecimiento delgado pudo absorber completamente los nutrientes del gel.
Fuente: Cell Stem Cell
En conjunto, esto crea un tejido mucho más parecido al tejido cerebral real que cualquier modelo existente. No solo los tejidos están más conectados, sino que es posible que las neuronas se comuniquen normalmente entre sí, además de añadir células de soporte al tejido. Estas células de soporte no son neuronas involucradas en la actividad neuronal/neurítica, pero juegan un papel clave en mantener a las neuronas activas funcionales y saludables.
Una Nueva Herramienta de Investigación
En comparación con lo que se usa actualmente, organoides cerebrales, estos tejidos cerebrales impresos en 3D son mucho más realistas y útiles para entender cómo funciona un cerebro real.
Fuente: Broad Institute
Al controlar totalmente la estructura del tejido cerebral modelo, los investigadores pueden usar esta técnica para crear réplicas realistas de cerebros que padecen enfermedad de Alzheimer, síndrome de Down, etc.
“Porque podemos imprimir el tejido por diseño, podemos tener un sistema definido para observar cómo opera nuestra red cerebral humana. Podemos observar de forma muy específica cómo las células nerviosas se comunican entre sí bajo ciertas condiciones porque podemos imprimir exactamente lo que queremos.”
Dado que el cerebro funciona como una red, el alto nivel de interconectividad será crucial para ayudar al progreso de la investigación fundamental.
La guinda del pastel es que esta nueva técnica de impresión no requiere ningún equipo nuevo. Puede realizarse con una impresora 3D comercial de sobremesa, y el análisis de las neuronas puede hacerse con metodologías comunes como la microscopía y los electrodos, que ya son habituales en los laboratorios de neurología.
Acciones de Bioprintado
1. BICO Group AB
El equipo del Prof. Zhang utilizó una impresora Cellink para realizar su bioprintado de tejidos cerebrales.
En 2021, Cellink cambió su nombre a BICO Group, tras su adquisición de Cytena en 2019 y Scienion en 2020. Cellink sigue siendo la marca para la parte de bioprintado del negocio.
Bioprintado representó en el Q3 2023 $16 M en ventas, además de $28 M en biosciencias y $12 M en bioautomatización.
Fuente: BICO Group AB
Aunque no está solo en el campo, Cellink es claramente un fabricante de equipos de bioprintado muy avanzado. El logro del Prof. Zhang usando estas máquinas muestra su potencial en la investigación neurológica, un campo que hasta ahora no utiliza realmente el bioprintado.
A largo plazo, es probable que las empresas de bioprintado evolucionen de proporcionar herramientas a investigadores a convertirse en proveedores de terapias de bioprintado para compañías farmacéuticas y pacientes. Esto, a su vez, cambiará completamente el número de bioprinteres en uso y, más importante, el volumen de consumibles vendidos cada mes.
Este es el mismo proceso que ocurrió para otros fabricantes de equipos de biolaboratorio, incluidos los equipos de secuenciación genómica de PacBio (PACB) e Illumina (ILMN), que terminan obteniendo el 80 % de sus ingresos de ventas recurrentes de consumibles.
2. Organovo
(ONVO )
La tecnología propietaria de Organovo utiliza tejidos humanos impresos en 3D para imitar aspectos clave de los tejidos humanos reales, incluida su composición, arquitectura, función y enfermedad.
Esto se utilizó para encontrar nuevas moléculas con potencial terapéutico. Al validar primero las moléculas potenciales en el modelo de tejido 3D, la compañía espera reducir el riesgo de fracasos en los ensayos clínicos, gracias a un modelo celular in vitro más realista antes de realizar cualquier prueba en humanos.
El pipeline de Organovo se centra en la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII) y la fibrosis hepática, con un programa en fase 2/3 de ensayo clínico y otro en fase 1. Se esperan los resultados del POC fase 2a en el segundo semestre de 2025.
Fuente: Organovo
Hubo 2,1 millones de casos en EE. UU. en 2022 y 13 millones de casos a nivel mundial de colitis ulcerosa, una forma de EII, lo que representa un mercado de $6,6 B. Se espera que siga creciendo a una tasa compuesta anual del 6 % hasta 2032, alcanzando un mercado de $12 B.
Como Organovo utiliza una simulación realista del tejido intestinal, con epitelio polarizado y capa intersticial, es probable que tengan una buena representación in vitro de cómo actuará su fármaco en un paciente.
Fuente: Organovo
Esto convierte a Organovo en una acción interesante para inversores que buscan capitalizar los primeros días del bioprintado y su uso como modelo para que las compañías biotecnológicas descubran nuevas terapias.
