La nueva investigación Nanobioengineering del IBEC, dirigida por el profesor Josep Samitier, trata de la generación de cartílago in vitro utilizando células madre mesenquimales humanas (MSCs). El estudio se ha realizado en colaboración con diferentes grupos de la red CIBER-BBN (Centro de Investigación Biomédica en Red – Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina): Laboratorio de Bioingeniería y Regeneración Tisular, Universidad de Malaga (LABRET-UMA).

Actualmente, este tipo de lesiones se trata con la implantación de condrocitos (células de cartílago) extraídas del paciente. Pero, esta técnica está limitada por la etapa de expansión celular requerida para generar tejidos suficientemente grandes para rellenar la lesión. Muy a menudo los condrocitos se desdiferencian durante el cultivo. De ahí la importancia de esta nueva investigación.

Una enfermedad que puede beneficiarse claramente de los resultados de este estudio es la artrosis. La artrosis implica la rotura progresiva y degradación del cartílago en las articulaciones. Esto provoca dolor crónico y movilidad reducida a más de 300 millones de personas en el mundo que sufren artrosis cada año, según la Organización Mundial de la Salud.

Células madre mesenquimales humanas

Las células madre mesenquimales son células multipotentes que se diferencian, entre otros, en condrocitos. La formación de cartílago empieza con la condensación de las células mesenquimales. Migran unas hacia las otras para formar agregados celulares tridimensionales. En este estudio, la condensación mesenquimal se mejoró. Para ello se ajustó el nivel de adherencia entre MSCs y el sustrato a la nanoescala. Esto promueve la migración direccional de células. También contribuye a la estabilidad mecánica de los agregados celulares. Y mejora las interacciones célula- célula, conduciendo a una mejor formación del cartílago in vitro.

Durante este estudio se han desarrollado herramientas para modular las interacciones sustrato-célula a la nanoescala para descifrar su impacto en la generación de tejidos y en el desarrollo de enfermedades. En cuanto a la fuente utilizada por los investigadores, se utilizaron células mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano. Una fuente fácilmente accesible para potenciales aplicaciones clínicas.

Este estudio ha utilizado nanopatrones, sustratos para el cultivo celular, de RGD (una secuencia tripeptidica que existe en varias proteínas de la matriz extracelular y es responsable de la adhesión celular) para controlar y modificar la adhesión de las MSCs durante las primeras etapas de la formación del cartílago.

Anna Lagunas, investigadora del CIBER-BBN en el IBEC explica que "el objetivo del trabajo es poder reparar las lesiones de cartílago usando MSCs fácilmente extraídas del paciente, que se insertarán en la lesión después de pasar por el proceso de precondicionamento in vitro". 

Lo cierto es que las células mesenquimales se tienen que pre-diferenciar in vitro para guiar con éxito la diferenciación hacia condrocitos cuando se insertan en el paciente. Este proceso se puede controlar mediante el ajuste preciso de la adhesión celular al sustrato durante el cultivo celular.

Fuente: Biotech Spain, a 27 de Agosto de 2020.