N.69 – Generación de tejidos

La medicina regenerativa es un área multidisciplinaria focalizada en la recuperación morfológica y funcional de tejidos y órganos severamente lesionados. Los principales recursos utilizados son: (a) células madre o troncales autólogas, (b) moldes estructurales de soporte físico-mecánico tisular construidos ex vivo, y (c) estimulación de células madre para su proliferación in vivo. La ingeniería tisular combina el uso de células, factores bioquímicos y físicos, nanomateriales y métodos de bioingeniería para mejorar o remplazar las funciones biológicas de tejidos y órganos.

La presente reseña comprende dos (2) artículos referidos a la regeneración tisular. El primero (1) trata sobre la generación de tejido de cartílago humano a partir de células madre. El segundo (2) se refiere a la impresión 3D de tejido óseo directamente aplicable en el cuerpo humano.

1.- Primer artículo : Generación de tejido de cartílago humano a partir de células madre (1.1.) (1.2.)

El cartílago articular (o hialino) cubre los extremos de los huesos y, al proporcionar una superficie lisa y lubricada, actúa como un amortiguador de baja fricción en las articulaciones. El principal tipo de célula presente en el cartílago -los condrocitos-.tiene un papel esencial en el mantenimiento de dicha función al producir una matriz extracelular compuesta principalmente por colágeno tipo II y proteoglicanos. El cartílago articular puede dañarse por el desgaste cotidiano, traumatismos por caídas, lesiones deportivas, etc. Por tratarse de un tejido avascular e hipocelular, tiene una limitada capacidad de autorreparación.

Como en la actualidad no se dispone de agentes farmacológicos que favorezcan la cicatrización integral de los defectos del cartílago articular, los enfoques para su reparación se han centrado en la generación de tejido de cartílago a partir de poblaciones de condrocitos articulares humanos (HAC), células condroprogenitoras (CPC) y células madre mesenquimales derivadas de la médula ósea (MSC). La cirugía estándar, que utiliza células de cartílago, no es totalmente exitosa debido a que: (a) la supervivencia del tejido de reparación disminuye significativamente después de 5 a 10 años, (b) se requieren cirugías invasivas para recolectar las biopsias de cartílago, que a su vez causan morbilidad en el sitio donante; y (c) se requiere un costoso cultivo celular para la expansión del número de condrocitos in vitro, con vida útil limitada. Tales limitaciones marcan la necesidad de hallar fuentes celulares alternativas para la reparación del cartílago.

Las células madre embrionarias humanas (hESC) podrían proporcionar una población fácilmente accesible de células pluripotentes autorrenovables con propiedades inmunoprivilegiadas para la generación de cartílago. El tejido generado es estructural y mecánicamente análogo al cartílago humano normal, con el potencial de formar una reparación estable y más duradera que las opciones de tratamiento hoy disponibles Como tienen la capacidad de reproducirse indefinidamente, proporcionan una fuente ilimitada de células para aplicaciones de medicina regenerativa..

En el artículo aquí reseñado, investigadores del Centre for Human Development, Stem Cells and Regeneration, Institute of Developmental Sciences, University of Southampton describen cómo generaron tejido de cartílago en laboratorio al diferenciar con éxito las células madre embrionarias en células de cartílago, y luego las utilizaron para generar piezas tridimensionales de tejido de cartílago sin ningún material de soporte. El equipo es el primero en haber desarrollado y usado un método robusto para generar construcciones 3D de tejido de cartílago hialino “sin andamiaje”, a partir de hESC, sin afectar negativamente sus propiedades estructurales y mecánicas. Tras la realización de investigaciones adicionales, el equipo prevé que este tejido desarrollado en laboratorio podrá usarse de manera rutinaria en cirugía para reparar el cartílago dañado.

2.- Segundo artículo: impresión 3D de tejido óseo aplicable directamente en el cuerpo humano (2.1.) (2.2.)

El tejido óseo, altamente mineralizado, se forma por cristalización continua de la fase mineral dentro de una matriz orgánica. Sin perjuicio de los recientes avances en la biofabricación de tejidos complejos, la replicación de la heterogeneidad de los microambientes óseos ha sido un importante desafío en la construcción de armazones óseos biomiméticos.

Un equipo de investigadores de la Universidad New South Wales en Sydney, Australia, inspirado por el proceso de biomineralización ósea, constituyó el primer ejemplo de construcciones que imitan el hueso mediante la impresión en 3D de fosfato de calcio (apatita) que, a temperatura ambiente, tiene la consistencia de una pasta. La impresión se hace en una matriz de microgel de apoyo con células vivas. Al entrar en contacto el fosfato de calcio con el microgel tiene lugar una reacción química que lo convierte en un nanocristal poroso con una estructura similar a la de un hueso. Con esta técnica se fabrican construcciones complejas que imitan a los huesos a temperatura ambiente sin necesidad de productos químicos invasivos, radiación o pasos de posprocesamiento. El estudio demuestra que las construcciones mineralizadas pueden depositarse dentro de una alta densidad de células madre, dirigiendo la organización celular y promoviendo la osteogénesis in vitro. Estos hallazgos ofrecen una nueva estrategia para la fabricación de construcciones que imitan el hueso para la regeneración del tejido óseo con la posibilidad de generar microambientes óseos personalizados para el modelado de enfermedades, la provisión de componentes multicelulares y la reparación ósea in vivo.