Científicos regeneran tejidos ortopédicos dentro del cuerpo humano

Mediante la combinación de un material de andamiaje sintético con técnicas de suministro de genes, los investigadores de la Universidad de Duke están más cerca de ser capaces de generar cartílago de reemplazo donde más se necesita en el cuerpo humano.

La reparación de los tejidos con células madre normalmente requiere la aplicación de grandes cantidades de proteínas del factor de crecimiento, una tarea que es muy cara y se vuelve difícil una vez que el material a desarrollarse se implanta dentro de un cuerpo. Sin embargo, en un nuevo estudio científicos encontraron una manera de evitar esta limitación al alterar genéticamente las células madre para expresar todos los factores de crecimiento necesarios.

Mediante técnicas de terapia génica las células madre fueron puestas en un material sintético que sirve como una plantilla para el crecimiento del tejido. El material resultante es como una computadora, el andamio proporciona el hardware y el virus proporciona el software que necesitan las células madre para producir el tejido deseado.

Los científicos han pasado años desarrollando un andamio biodegradable sintético que imita las propiedades mecánicas del cartílago. Uno de los desafíos de todos los investigadores biomédicos es conseguir que las células madre formen el cartílago dentro y alrededor de los andamios, sobre todo después de su implantación en un ser vivo.

El enfoque tradicional ha sido la introducción de proteínas del factor de crecimiento, que le señalan a las células madre para diferenciarse en cartílago. Una vez que el proceso está en marcha, el cartílago de crecimiento puede ser implantado cuando sea necesario.

Sin embargo, una limitación importante en los reemplazos de tejido de ingeniería ha sido la dificultad en la entrega de los factores de crecimiento a las células madre, una vez que se implantan en el cuerpo. Esto porque hay una cantidad limitada de factor de crecimiento que se puede poner en los andamios. Era necesario entonces un procedimiento para la administración a largo plazo de los factores de crecimiento, y ahí es donde la terapia genética entra en juego.

Para obtener ideas sobre cómo resolver este problema los científicos propusieron la introducción de nuevos genes en las células madre para que produzcan los factores de crecimiento necesarios para el proceso de regeneración. Pero los métodos convencionales para la terapia génica son complejos y difíciles de traducir en una estrategia que sería factible como un producto comercial.

Este tipo de terapia génica generalmente requiere la recopilación de las células madre, la modificación de ellos con un virus que transfiere los nuevos genes, el cultivo de las células madre genéticamente alterados resultantes hasta que alcanzan una masa crítica, su aplicación a los andamios cartílago sintético y, finalmente, la implantación en el cuerpo.

El nuevo estudio utilizó el suministro de genes mediada por el biomaterial para inducir a las células madre situadas en el andamio del cartílago sintético para producir las proteínas del factor de crecimiento. Los resultados muestran que la técnica funciona y que el material compuesto resultante es al menos tan bueno bioquímicamente y biomecánicamente como si se introdujeron los factores de crecimiento en el laboratorio.

Aunque este estudio se centra en la regeneración del cartílago, los autores dicen que la técnica se podría aplicar a muchos tipos de tejidos, especialmente tejidos ortopédicos tales como tendones, ligamentos y huesos. Esto debido a que la plataforma viene lista para usarse con cualquier célula madre, lo que presenta un paso importante hacia la comercialización.

Referencias

Jonathan M. Brungera, Nguyen P. T. Huynha, Caitlin M. Guenthera, Pablo Perez-Pinerab, Franklin T. Moutos, Johannah Sanchez-Adams, Charles A. Gersbacha, and Farshid Guilaka. Scaffold-mediated lentiviral transduction for functional tissue engineering of cartilage. PNAS, February 2014 DOI:10.1073/pnas.1321744111