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The Tissue Engineering Laboratory (LAINTEC) at the Biotechnology Research Center (CIB) of the Biology School at Costa Rica Institute of Technology (TEC) began in 2005, aiming towards the development of cell-based therapies for applications in regenerative medicine. Currently, LAINTEC accommodates more than a dozen multidisciplinary research projects, carried out in collaboration with other research centers from TEC as well as with other national and international universities. These investigations focus on the development and evaluation of implants, biomaterials and regenerative therapies of skin, muscle and bone tissues, including the isolation and characterization of mesenchymal stem cells from adipose tissue. In addition, cellular and tissue models are used for the evaluation of the bioactive potential of natural and synthetic agents with potential applications in biomedicine. El Laboratorio de Ingeniería de Tejidos (LAINTEC) del Centro de Investigación en Biotecnología (CIB) de la Escuela de Biología del Instituto Tecnológico de Costa Rica (TEC) nació en el 2005 con el objetivo de desarrollar terapias celulares para aplicaciones en medicina regenerativa. Actualmente, el LAINTEC aloja más de una decena de proyectos multidisciplinarios, realizados en colaboración con otros centros de investigación del TEC y con otras universidades a nivel nacional e internacional. Estas investigaciones se enfocan en el desarrollo y evaluación de implantes, biomateriales y terapias regenerativas de piel, músculo y hueso, incluyendo el aislamiento y caracterización de células madre mesenquimales de tejido adiposo. Además, se han establecido modelos celulares y tisulares para la evaluación del potencial bioactivo de distintos agentes con potenciales aplicaciones en biomedicina.

La Ingeniería de Tejidos consiste en la reconstrucción de la estructura tridimensional y funcional de órganos y tejidos, utilizando materiales naturales o sintéticos. De forma general, las estrategias desarrolladas por Ingeniería de Tejidos involucran dos ejes centrales: la obtención y reproducción de la población de células nativas en el tejido original y la recreación del andamio de soporte en el cual se encuentran naturalemente embebidas estas células. En las últimas cuatro décadas, el cultivo de células animales ha evolucionado desde simplemente mantener las células en cultivo in vitro, hasta alcanzar la capacidad de modificar con detalle su bioquímica e incluso de recrear estructuras histológicas funcionales in vitro. Estos avances no sólo representan el potencial desarrollo de prometedoras aplicaciones clínicas, sino que también proveen modelos de estudio que permiten conocer más a profundidad la morfología, estructura, bioquímica, función e interacciones de múltiples tipos celulares en diferentes estados de desarrollo, bajo diferentes condiciones y ante múltiples variables, por lo que las opciones de estudio son casi vastas.Los biomateriales a su vez, tanto naturales como sintéticos, juegan un papel crucial en las estrategias actuales de reemplazo y restauración de tejidos, debido a que proveen de las condiciones físicas y bioquímicas necesarias para dirigir el comportamiento y desarrollo celular. Además, los biomateriales aportan propiedades mecánicas que los habilitan como dispositivos temporales o permanentes para la aplicación de células, ya sean de origen autólogo (del mismo paciente), heterólogo (de un donador), o incluso xenoinjertos (de origen animal). Debido a lo anterior, la posibilidad de diseñar o manipular los biomateriales, principalmente hidrogeles, ha generado nuevas oportunidades ante los desafíos de la Ingeniería de Tejidos y la práctica clínica para inducir regeneración y, con ello, restaurar la función de órganos y tejidos.Las estructuras reconstruidas mediante Ingeniería de Tejidos ofrecen soluciones innovadoras para el tratamiento de numerosos padecimientos que aún carecen de opciones terapéuticas satisfactorias, con alternativas costo-efectivas y que, a diferencia de los tratamientos tradicionales, permiten la regeneración real de las lesiones, logrando el restablecimiento de la funcionalidad del tejido u órgano afectado. La presente edición de Tecnología en Marcha está dedicada a la Ingeniería de Tejidos de piel humana, el primer tejido humano en ser exitosamente cultivado in vitro y, aún más relevante, el primer tejido humano en ser trasladado con éxito a la práctica clínica. Además, los modelos de cultivos celulares epiteliales están siendo cada vez más utilizados en diversos campos de investigación que incluyen farmacología, toxicología, biología celular y nutrición, entre otros. El empleo de estos modelos en dichos campos ha permitido validar resultados obtenidos in vitro, facilitando el paso a la investigación en modelos animales o incluso a la práctica clínica humana.Consciente de la importancia y potencial de la Ingeniería de Tejidos para la medicina actual, el Centro de Investigación en Biotecnología (CIB, adscrito a la Escuela de Biología) del Tecnológico de Costa Rica (TEC) se ha avocado al desarrollo e implementación de diferentes tecnologías dentro de la “BioIngeniería” como una alternativa novedosa y efectiva para mejorar la calidad de vida de las personas, poniendo particular atención al cultivo de células de piel humana. La serie de proyectos de investigación relacionados al cultivo de células de piel en el TEC nació en el año 2004, gracias a la iniciativa de un grupo de investigadores de la Escuela de Biología, con el apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), y de médicos del Hospital Nacional de Niños, el Hospital San Juan de Dios y el Hospital México. Este grupo multidisciplinario no sólo logró el establecimiento del primer laboratorio dedicado a la Ingeniería de Tejidos en Centroamérica y el Caribe, sino que también promovió el desarrollo de la Biomedicina como una prominente área de investigación en el TEC. A la fecha, se han realizado 10 proyectos de investigación en el CIB relacionados con el cultivo y producción in vitro de piel humana, la cual ha sido trasladada con gran éxito a la práctica clínica en Costa Rica. Estos estudios también han explorado el uso de biomateriales como base para el cultivo de células epiteliales, y se han desarrollado modelos celulares y tisulares para evaluar las propiedades bioactivas de diversos compuestos naturales de origen vegetal con fines medicinales. Además, el TEC apoyó el establecimiento de Bancos de Tejidos en Costa Rica, en el marco de un proyecto regional Latinoamericano. Por otro lado, a partir del trabajo de este grupo de investigación del CIB, se firmaron convenios con centros médicos públicos y privados para garantizar el acceso de los pacientes a la terapia celular que permite el tratamiento de lesiones en la piel. A su vez, se han impartido talleres y charlas con participación de expertos internacionales; se habilitaron laboratorios altamente especializados para investigación y docencia; y se ha permitido la capacitación de nuevos profesionales en el área de Bioingeniería. Adicionalmente, se gestó la creación del Programa de Investigación en Bioingeniería adscrito a la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del TEC, con el fin de promover aún más el desarrollo científico y tecnológico interdisciplinario en el país, con el beneficio directo para la sociedad. Alusivo a todo lo anterior, y en conmemoración del cumplimiento de una década del inicio de esta travesía llena de desafíos técnicos, administrativos y económicos, presentamos este número especial, que recopila algunos de los aportes más importantes que ha hecho mediante su labor investigativa este grupo de trabajo del CIB, que se ha denominado “Laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Biología Celular”, orgullosamente pionero de la Ingeniería de Tejidos y Terapia Celular en Centroamérica, y fuertes colaboradores de la bioprospección en el país gracias al apoyo de la Vicerrectoría de investigación y Extensión del TEC, al OIEA y otros socios estratégicos. Laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Biología Celular Centro de Investigación en Biotecnología Instituto Tecnológico de Costa Rica

Here we report how we reproduced and analyzed the most common international techniques for managing skin for Tissue Banking. Skin ablation, processing, disinfection and storage were performed using an animal model (domestic pig, Sus scrofa domesticus). Two different disinfection methods were compared (antibiotics and chemical disinfection with chlorine) by evaluating the microbiology profile of the tissue. Also, two different storage and preservation treatments were compared: glycerol immersion at low temperatures (4°C) and cryopreservation (-70°C). Finally, we analyzed the sterilization of the tissue by electron beam irradiation (25 kGy). General structural changes in the tissue were analyzed by histological staining. Our results show that complete sterilization of the samples was achieved in both the irradiated tissue and in the chemically disinfected glycerolated skin (Dakins solution). Histological comparison between treatments revealed that samples kept in glycerol showed the best structural quality. En el presente trabajo se reproducen y analizan algunas de las técnicas más comunes a nivel internacional para el manejo de piel cadavérica para bancos de tejidos. Para ello, se llevó a cabo la ablación, el procesamiento, la desinfección y el almacenamiento de piel utilizando un modelo animal (cerdo, Sus scrofa domesticus). Para verificar la calidad microbiológica del tejido se compararon dos diferentes métodos de desinfección (antibióticos y desinfección química con cloro). Además, se evaluó el efecto de dos tratamientos para el almacenamiento y conservación de la piel: inmersión en glicerol a bajas temperaturas (4 °C) y criopreservación (-70 °C). Finalmente, se analizó un método de esterilización utilizando irradiación con haz de electrones (25 kGy). La estructura general del tejido se analizó mediante tinciones histológicas. Los resultados demostraron la esterilización completa de las muestras, tanto de los tejidos irradiados como en la piel glicerolada desinfectada químicamente (solución de Dakins). Por otro lado, la comparación histológica de las muestras reveló que el tejido glicerolado fue el que mostró la mejor calidad en términos estructurales.

Tissue Engineering strategies for tissue and organ regeneration have allowed the fabrication and commercialization of diverse skin substitutes, which have been applied in different parts of the world on human patients over the course of the last 30 years. These grafts have been developed using biodegradable materials (of natural or synthetic origin) as scaffolds for the adhesion and proliferation of cells that may be of different origins (autologous, allogenic and xenogenic). The main clinical advantage of these materials is to provide an effective re-epitelization of large wounds, which is particularly relevant when there is little tissue available for autografts. Also, skin equivalents provide coverage for skin lesions, avoiding dehydration and microbial infections. Despite these advantages, there are still many challenges to solve including the immediate functionality and long term permanency of the grafts and the exact reproduction of the normal tissue structure and physiology. In Costa Rica, the only laboratory dedicated to in vitro skin cell culture for reconstructing epithelial equivalents with therapeutic applications is located at the Biotechnology Research Center at the Costa Rica Institute of Technology. La reconstrucción de tejidos y órganos mediante ingeniería de tejidos ha permitido la elaboración y comercialización de diversos sustitutos o equivalentes epiteliales, que han sido utilizados desde hace más de 30 años a escala internacional para el tratamiento de lesiones en pacientes humanos. Estos injertos o implantes se confeccionan con materiales biodegradables (naturales o polímeros sintéticos) que sirven como matrices para la adhesión y proliferación celular y pueden contener células de diversos orígenes (autólogas, alogénicas o xenogénicas). Su principal ventaja clínica consiste en proporcionar una reepitelización efectiva en lesiones de gran extensión, lo que es particularmente relevante cuando hay poco tejido disponible para hacer autoinjertos. Además, ofrecen una cobertura al lecho de la lesión, evitando la deshidratación y las infecciones microbianas. Sin embargo, aún existen numerosos retos para asegurar la funcionalidad inmediata y la permanencia a largo plazo de los implantes, así como la reproducción exacta de la estructura y fisiología normal del tejido. En Costa Rica, el Centro de Investigación en Biotecnología del Instituto Tecnológico de Costa Rica cuenta con el único laboratorio en el país dedicado al cultivo in vitro de células de piel para la reconstrucción de equivalentes epiteliales con fines terapéuticos.