Investigadores brasileños desarrollan una piel artificial en 3D más parecida a la humana

Es una innovación que se conoció durante la FAPESP Week Spain. Se trata de modelo in vitro que posee las tres capas del órgano y simula de un modo más preciso las enfermedades y las lesiones. Podrá reemplazar a los animales en los estudios toxicológicos de medicamentos y cosméticos

Por Elton Alisson, desde Madrid  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños desarrollaron un modelo de piel artificial mediante impresión tridimensional (3D) con características más similares a las del ser humano. La referida estructura, a la que se denominó Human Skin Equivalent with Hypodermis (HSEH), podrá utilizarse en estudios para el tratamiento de enfermedades y lesiones, tales como heridas y quemaduras, como así también en el desarrollo de medicamentos y cosméticos, sin necesidad de realizar pruebas en animales.

El proceso de producción de este material, en cuya elaboración se partió de células madre (capaces de transformarse en distintos tipos celulares) y primarias (cultivadas directamente con base en tejidos humanos), aparece descrito en la revista Communications Biology en un artículo redactado por científicos del Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio), integrante del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM). Y la presentación del trabajo referente se concretó el pasado 27 de noviembre en el marco de una sesión sobre biotecnología realizada durante la FAPESP Week Spain, en Madrid.

El evento, que culminó el día 28/11 en la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), en el distrito de Moncloa-Aravaca, tuvo el objetivo de fortalecer los vínculos entre científicos del estado de São Paulo y de ese país europeo para promover colaboraciones de investigación.

“Logramos desarrollar un modelo de piel completa, con tres capas: la epidermis, la dermis y la hipodermis. De esta forma, fue posible obtener un modelo del órgano con características sumamente similares a las del ser humano”, le dijo a Agência FAPESP Ana Carolina Migliorini Figueira, investigadora del LNBio-CNPEM y coordinadora del proyecto.

De acuerdo con Migliorini Figueira, los modelos de piel 3D han venido siendo empleados como un método alternativo al uso de animales en pruebas de absorción de cosméticos, por ejemplo. Pero las opciones desarrolladas hasta ahora tienen como limitación el hecho de que soslayan la hipodermis, la capa más profunda de la piel, que ejerce un papel fundamental en la regulación de procesos biológicos importantes como la hidratación y la diferenciación celular.

Esta capa, formada por células adiposas (de grasa), ejerce un papel activo en la piel, e influye en procesos tales como la regulación del agua, el desarrollo celular y la inmunidad, lo que la vuelve fundamental para crear modelos de piel completos y funcionales.

Los investigadores emplearon técnicas de ingeniería de tejidos para perfeccionar la tecnología y lograr elaborar un equivalente a la piel humana de espesor total con la hipodermis incluida, de manera tal de crear un ambiente más cercano al del tejido humano real que permita la adherencia, la proliferación y una diferenciación celular más eficiente.

“Este nuevo modelo de piel 3D con la capa de hipodermis suministra una plataforma in vitro más precisa para el modelado de enfermedades y estudios toxicológicos”, sostuvo Migliorini Figueira.

“Los resultados de los ensayos que realizamos muestran que la hipodermis es indispensable para modular la expresión de una amplia gama de genes vitales para la funcionalidad de la piel, como los relacionados con la protección y la regeneración del tejido”, dijo.

La piel diabética

Los investigadores aplicaron la bioimpresión en 3D para elaborar un modelo de piel basado en colágeno, que sirve de matriz para la interacción de las células.

El LNBio producirá la piel para la realización de estudios propios, pero podrá también fabricar el material destinado a instituciones de investigación colaboradoras. La idea es ayudar en el desarrollo de injertos para el tratamiento de heridas y quemaduras.

En el marco de un proyecto también financiado por la FAPESP mediante un acuerdo con la Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO), los investigadores brasileños pretenden desarrollar a partir de esta piel 3D más realista un modelo de piel diabética con heridas crónicas y el consiguiente apósito para la misma.

La idea apunta a que los científicos del LNBio logren vascularizar el modelo de piel humana in vitro en tres capas para crear una versión que mimetice las características de la piel de las personas con diabetes, que pueden tener lastimaduras de difícil cicatrización, con riesgo de amputación de miembros.

En contrapartida, un grupo de investigadores holandeses vinculados a la Radboud University Medical Center está trabajando en el desarrollo de nuevos biomateriales con la intención de crear un apósito para tratar las heridas diabéticas.

“Nuestro objetivo es que una vez que elaboremos el nuevo apósito se lo pueda poner a prueba tanto en un modelo animal como en el de piel diabética humana que desarrollaremos”, explicó Migliorini Figueira.

Biosensores de monitoreo

En tanto, un grupo de investigadores de la Universidad Federal del ABC (UFABC), también en Brasil, pretende aplicar herramientas de la biología sintética para construir biosensores basados en circuitos genéticos tales como ADN, ARN y proteínas, para el monitoreo de la contaminación de muestras ambientales como el agua con metales.

Combinando conocimientos biológicos y de ingeniería, los investigadores pretenden inserir nuevas funciones en organismos naturales mediante el desarrollo de nuevas secuencias genéticas.

“Existen moléculas naturales de ARN y de proteínas que logran una interacción con el mercurio y con el manganeso, por ejemplo. La idea es diseñar esos circuitos genéticos, fundamentalmente de bacterias, para monitorear la contaminación de muestras de agua con esos metales en tiempo real y de manera menos costosa, sin necesidad de emplear equipos robustos y caros”, le dijo a Agência FAPESP Milca Rachel da Costa Ribeiro Lins, docente de la UFABC y coordinadora del proyecto.

En tanto, cabe acotar que se considera que el área de la biotecnología es estratégica para España y ha recibido grandes inversiones de la UCM durante los últimos años, según lo pusieron de relieve los científicos españoles participantes en el evento.

“Estados Unidos sigue siendo el país líder global en el mercado de biotecnología. Sin embargo, países de Europa, Asia, América Central y Medio Oriente están creciendo mucho en tal sentido. Y España exhibe varios puntos fuertes. Uno de ellos indica que hay en el país alrededor 4.500 empresas que llevan adelante actividades en esta área”, sostuvo María Isabel de la Mata Riesco, docente de la UCM.

Las empresas de biotecnología dan empleo a más investigadores en España que otros sectores industriales, y los sueldos del área son superiores al promedio nacional, según lo puso de relieve la investigadora.

“España tiene una participación del 2,46 % en la publicación mundial de artículos relacionados con la biotecnología y sus citas son un 21 % más altas que la media global. Aproximadamente el 60 % de la producción científica en biotecnología en el país se concreta en colaboración internacional”, afirmó De la Mata Riesco.

Más información sobre la FAPESP Week Spain en este enlace: www.fapesp.br/week/2024/spain.