La placenta es un órgano único que existe solo durante el embarazo, que crece a una velocidad similar al tumor al tamaño de un pequeño plato. La placenta es esencial para el crecimiento de cada bebé, pero nos faltan detalles clave sobre cómo se desarrolla.
Estudiar la placenta durante el embarazo es difícil, ya que tomar muestras corre el riesgo de introducir infección o desencadenar un aborto espontáneo. Y el tejido placentario después del nacimiento es muy diferente de su forma temprana.
Las placentas animales a menudo son distintas de las humanas, por lo que estudiarlas es de uso limitado. Los investigadores del embarazo se han quedado en la oscuridad en las primeras etapas críticas del desarrollo placentario.
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En nueva investigación Publicado hoy en Comunicaciones de la naturalezaInformamos el primer mini-Placentas artificiales impresos en 3D. Estos “placentarios organoides“Son un avance sobre los esfuerzos anteriores y darán a los científicos nuevas formas de estudiar el embarazo y arrojar luz sobre complicaciones como la preeclampsia.
Pequeños órganos en el laboratorio
Primero descrito en 2009los organoides fueron un avance en la investigación médica.
Desde entonces, los científicos han cultivado organoides de una amplia gama de órganos humanos tomando células madre y colocarlos en un gel, como chispas suspendidas en gelatina. Este gel imita el tejido en el que se apoyan las células y les permite formar grupos a medida que crecen y se dividen.
En 2018, el primero placentero organoides se cultivaron a partir de trofoblastos, un tipo de célula que se encuentra solo en la placenta. Los investigadores han estado utilizando organoides placentarios para descubrir procesos ocultos del embarazo temprano copiándolos en un plato.
Sin embargo, la mayor parte de esta investigación se basa en geles derivados de animales, que no se pueden modificar para reflejar el ambiente creciente de la placenta real. Además, suspender manualmente las células en geles dificulta crear muchos organoides.
Placentas de impresión 3D
La bioimpresión es un tipo de tecnología de impresión 3D que utiliza células vivas y materiales amigables con las células para crear estructuras 3D. Mezclamos células de trofoblasto de la placenta con un gel sintético, controlable y 3D las imprimimos en un plato de cultivo en gotas precisas, al igual que una impresora de oficina de chorro de tinta.
Nuestras células impresas se convirtieron en organoides placentarios y las comparamos con los organoides hechos con los métodos manuales existentes.
Los organoides que crecimos en el gel bioprimido se desarrollaron de manera diferente a los cultivados en un gel derivado de animales, y formaron diferentes números de subtipos celulares. Esto destacó que los organoides del medio ambiente se cultivan pueden controlar cómo maduran.
Estos organoides fueron muy similares al tejido placentario humano, proporcionando un modelo preciso de la placenta temprana. Podríamos cambiar la forma en que las células se organizaron sacando organoides jóvenes del gel y dejándolas flotar en su alimento líquido.
El cultivo de los organoides placentarios crea una nueva forma para que los investigadores estudien procesos cruciales en el embarazo temprano, revelen las causas de afecciones graves como la preeclampsia y encuentren nuevos tratamientos.
Por qué entender la placenta es tan importante
En 2023, las complicaciones del embarazo condujeron a 260,000 muertes maternas y Millones de pérdidas infantiles a nivel mundial.
Una complicación grave en el embarazo vinculada a la disfunción placentaria es la preeclampsia, lo que afecta al 5–8% de los embarazos. Causa presión arterial alta y puede dañar los órganos, a menudo con poca advertencia.
La preeclampsia puede conducir a la entrega temprana y los riesgos graves para la salud tanto para la madre como para el bebé. También aumenta el riesgo de la madre de problemas de salud a largo plazo como la enfermedad cardíaca, diabetesy enfermedad renal.
En este momento, no hay cura además de la entrega porque todavía no entendemos completamente qué lo causa.
Factores de riesgo como carreraedad, obesidad, presión arterial alta existente, diabetes, trastornos autoinmunes y el uso de la terapia reproductiva asistida pueden identificar a las mujeres que tienen más probabilidades de desarrollar preeclampsia. Las mujeres a veces pueden prevenir esto al tomar dosis bajas de aspirina desde el principio del embarazo, pero los investigadores aún no han encontrado una forma efectiva de prevenir todos los casos.
Si se desarrolla la preeclampsia, hay algunas opciones de drogas disponibles para tratar los cambios en la presión arterial, pero la única cura es el suministro del bebé. Esto a menudo conduce a un parto prematuro y a los desafíos que conlleva nacer temprano.
¿Qué mejor puede ayudar las mini-placentas?
Con los organoides placentarios, podemos comenzar a juntar el rompecabezas de las complicaciones del embarazo y probar nuevos medicamentos de manera segura. Por ejemplo, expusimos nuestros organoides bioprimidos a una señal inmune encontrada en niveles altos en mujeres con preeclampsia, luego probamos los posibles tratamientos para ver cómo los organoides crecieron y respondieron.
Sobre la base de esto, los organoides bioimpresos podrían ampliarse para comprender mejor el embarazo utilizando herramientas como CRISPR editar genes en células y descubrir jugadores importantes en este proceso estrictamente coreografiado. Podrían usarse para estudiar infecciones y probar medicamentos por su seguridad y efectividad a escala.
La bioimpresión mejora la precisión, la repetibilidad y reduce la necesidad de animales en la investigación, tanto para los materiales de abastecimiento como para las pruebas de drogas. Si bien algunas investigaciones en animales todavía se usan para realizar pruebas en un cuerpo vivo, este es un paso importante hacia la investigación libre de animales.
A medida que refinamos estos modelos, nos acercamos a un futuro donde las complicaciones del embarazo se pueden predecir, prevenir y tratar antes de poner en riesgo vidas.
Claire RichardsProfesor de biotecnología, Universidad de Tecnología Sydney y Lana McClementsProfesor Asociado & Heart Foundation Future Leader Fellow, Universidad de Tecnología Sydney
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