Por primera vez, los investigadores lograron que los órganos humanos intactos fueran transparentes. Usando imágenes microscópicas, pudieron revelar estructuras complejas subyacentes de los órganos transparentes a nivel celular. Los mapas de órganos resultantes pueden servir como plantillas para las tecnologías de bioimpresión 3D.En el futuro, esto podría conducir a la creación de órganos artificiales a pedido para muchos pacientes necesitados. Celda fuerzas unidas de Helmholtz Zentrum München, la Universidad Ludwig Maximilians de Munich LMU y la Universidad Técnica de Munich TUM.
En la investigación biomédica, ver para creer. Descifrar la complejidad estructural de los órganos humanos siempre ha sido un desafío importante debido a la falta de tecnologías para obtener imágenes a nivel celular. Los desarrollos recientes en la limpieza de tejidos permitieron a los investigadores obtener las primeras vistas celulares deórganos de ratón transparentes intactos en 3D. Sin embargo, estos métodos no eran aplicables a los órganos humanos.
"Tuvimos que cambiar nuestro enfoque por completo"
Los órganos humanos son particularmente rígidos debido a la acumulación de moléculas insolubles, incluido el colágeno en los tejidos que han crecido durante años o incluso décadas. Por lo tanto, los detergentes tradicionales que se usan para hacer que los órganos de los ratones sean transparentes no funcionan en los órganos humanos, especialmente en los adultos ".Tuvimos que cambiar nuestro enfoque por completo y comenzar desde cero para encontrar nuevos productos químicos que puedan hacer que los órganos humanos sean transparentes ", dice Shan Zhao, estudiante de doctorado en Helmholtz Zentrum München y primer autor del estudio. Después de agotar las pruebas, el equipo descubrió que un detergentellamado CHAPS podría hacer pequeños agujeros en todos los órganos humanos rígidos. CHAPS permite que soluciones adicionales viajen profundamente en órganos humanos de centímetros de grosor y los conviertan en una estructura transparente.
Después de hacer que los órganos humanos fueran transparentes, que se obtuvieron post mortem del laboratorio del Prof. Ingo Bechmann en la Universidad de Leipzig, el equipo tuvo que abordar desafíos adicionales para la obtención de imágenes de órganos y el análisis de la gran cantidad de datos resultantes. Primero,desarrollaron un nuevo microscopio de escaneo láser con una gran capacidad de retención de muestras llamado "Ultramicroscope Blaze" en colaboración con Miltenyi Biotec. Este microscopio permitió obtener imágenes de órganos humanos tan grandes como el riñón. Luego, junto con el Prof. Bjoern Menze de TUM, elEl equipo desarrolló algoritmos de aprendizaje profundo para poder analizar cientos de millones de células en 3D.
Los investigadores denominaron a esta nueva tecnología SHANEL etiquetado y etiquetado eficiente de orgAN humana mediada por micelas pequeñas. "SHANEL puede convertirse en una tecnología clave para mapear órganos humanos intactos en el futuro cercano. Esto aceleraría drásticamente nuestra comprensión de órganos talescomo el cerebro, su desarrollo y función en la salud y la enfermedad ", explica el Dr. Ali Ertürk, Director del Instituto de Ingeniería de Tejidos y Medicina Regenerativa en Helmholtz Zentrum München y también Investigador Principal en el Instituto de Investigación de Accidentes Cerebrovasculares y Demencia en el hospital deLMU.
Objetivo final: bioimpresión 3D de órganos artificiales
Los mapas celulares de órganos humanos podrían usarse para diseñar tejidos y órganos humanos a gran escala con tecnologías emergentes de bioimpresión en 3D. Con este objetivo, Ertürk y su equipo están trabajando actualmente en el mapeo de los principales órganos humanos, comenzando con el páncreas, el corazón y los riñones.
"Hay una gran escasez de donantes de órganos para cientos de miles de personas", dice Ertürk. "El tiempo de espera para los pacientes y los costos del trasplante son una carga real. El conocimiento detallado sobre la estructura celular de los órganos humanos nos aporta una importanteun paso más cerca de crear órganos funcionales artificialmente a pedido "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz Zentrum München - Centro Alemán de Investigación para la Salud Ambiental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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