Un equipo de investigadores de la Academia Sahlgrenska ha logrado generar tejido de cartílago mediante la impresión de células madre utilizando una bioimpresora 3D. El hecho de que las células madre sobrevivieron a la impresión de esta manera es un éxito en sí mismo. Además, el equipo de investigación fuecapaz de influir en las células para que se multipliquen y se diferencien para formar condrocitos células de cartílago en la estructura impresa.
Los hallazgos han sido publicados en Nature's Informes científicos revista. El proyecto de investigación se lleva a cabo en colaboración con un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers que son expertos en la impresión 3D de materiales biológicos. Los investigadores ortopédicos de Kungsbacka también participan en la colaboración de investigación.
El equipo usó células de cartílago recolectadas de pacientes que se sometieron a cirugía de rodilla, y estas células fueron manipuladas en un laboratorio, haciendo que se rejuvenecieran y se convirtieran en células madre "pluripotentes", es decir, células madre que tienen el potencial de convertirse en muchastipos de células. Las células madre se expandieron y encapsularon en una composición de celulosa nanofibrilada y se imprimieron en una estructura usando una bioimpresora 3D. Después de la impresión, las células madre se trataron con factores de crecimiento que hicieron que se diferenciaran correctamente, de modo que se formarontejido cartilaginoso
engañado para pensar que no están solos
La publicación en Informes científicos es el resultado de tres años de arduo trabajo.
"En la naturaleza, la diferenciación de las células madre en el cartílago es un proceso simple, pero es mucho más complicado de lograr en un tubo de ensayo. Somos los primeros en tener éxito, y lo hicimos sin ningún tipo de prueba en animales,"dice Stina Simonsson, profesora asociada de biología celular, que dirige los esfuerzos del equipo de investigación.
La mayoría de los esfuerzos del equipo tuvieron que ver con encontrar un procedimiento para que las células sobrevivan a la impresión, se multipliquen y un protocolo que funcione que haga que las células se diferencien para formar cartílago.
"Investigamos varios métodos y combinamos diferentes factores de crecimiento. Cada célula madre individual está encerrada en nanocelulosa, lo que le permite sobrevivir al proceso de ser impreso en una estructura 3D. También cosechamos medios de otras células que contienen las señales que provienenlas células usan para comunicarse entre sí, llamado medio condicionado. En términos simples, nuestra teoría es que logramos engañar a las células para que piensen que no están solas ", aclara Stina Simonsson. Por lo tanto, las células se multiplicaron antes de diferenciarlas".
Una idea clave obtenida del estudio del equipo es que es necesario usar grandes cantidades de células madre vivas para formar tejido de esta manera.
El cartílago formado por las células madre en la estructura bioimpresa en 3D es extremadamente similar al cartílago humano. Los cirujanos experimentados que examinaron el cartílago artificial no vieron diferencias cuando compararon el tejido bioimpreso con el cartílago real, y han declarado que el material tiene propiedades similarespara el cartílago natural de sus pacientes. Al igual que el cartílago normal, el material cultivado en laboratorio contiene colágeno tipo II, y bajo el microscopio las células parecen estar perfectamente formadas, con estructuras similares a las observadas en muestras de cartílago extraído por humanos.
Potencial de uso en terapias de osteoartritis
El estudio representa un gran paso adelante en la capacidad de generar tejido de cartílago endógeno nuevo. En un futuro no muy lejano, debería ser posible utilizar la bioimpresión 3D para generar cartílago basado en el tallo "respaldado" del pacienteEste tejido bioimpreso se puede usar para reparar el daño del cartílago o para tratar la osteoartritis, en la cual el cartílago articular se degenera y se descompone. La condición es muy común: uno de cada cuatro suecos mayores de 45 años padece algún grado de osteoartritis.
En teoría, esta investigación ha creado la oportunidad de generar grandes cantidades de cartílago, pero un problema importante debe resolverse antes de que los hallazgos puedan usarse en la práctica para beneficiar a los pacientes.
"La estructura de la celulosa que usamos podría no ser óptima para su uso en el cuerpo humano. Antes de comenzar a explorar la posibilidad de incorporar el uso de cartílago bioimpreso en 3D en el tratamiento quirúrgico de los pacientes, necesitamos encontrar otro material quepuede ser descompuesto y absorbido por el cuerpo para que solo quede el cartílago endógeno, lo más importante para su uso en un entorno clínico es la seguridad ", explica Stina Simonsson.
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Materiales proporcionado por Universidad de Gotemburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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