Aunque la mayoría de los huesos rotos pueden repararse con un yeso firme y una generosa medida de cuidado tierno y cariñoso, las fracturas más complicadas requieren tratamientos como el injerto óseo. Los investigadores de la Universidad Texas A&M ahora han creado injertos óseos superiores utilizando células madre primitivas. Descubrieron queestas células ayudan a crear andamios muy fértiles necesarios para que el hueso se regenere en el sitio de reparación.
Los investigadores dijeron que estos injertos podrían usarse para promover una curación ósea rápida y precisa para que los pacientes se beneficien al máximo de la intervención quirúrgica.
"Existen varios problemas que pueden ocurrir con los implantes ortopédicos, como inflamación y dolor. Además, pueden aflojarse y requieren cirugías de revisión que a menudo son más complicadas que la cirugía original para colocar el implante", asoció el Dr. Roland Kaunasprofesor del Departamento de Ingeniería Biomédica y autor correspondiente del estudio: "Entonces, al acelerar el proceso de curación ósea, nuestro material puede reducir potencialmente el número de estas cirugías de revisión".
Los investigadores han publicado sus hallazgos en la edición de junio de la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Cada año, alrededor de 600,000 personas en los Estados Unidos experimentan una cicatrización ósea tardía o incompleta. En algunos de estos casos, los médicos recurren a procedimientos quirúrgicos que implican el trasplante de tejido óseo al sitio de reparación. Estos injertos óseos generalmente provienen de dos fuentes:el propio hueso del paciente desde otro lugar del cuerpo llamado autoinjertos, o huesos de cadáveres humanos altamente procesados.
Sin embargo, ambos tipos de injertos óseos tienen su parte de inconvenientes. Por ejemplo, los autoinjertos requieren cirugía adicional para la extracción de tejido óseo, lo que aumenta el tiempo de recuperación para los pacientes y, a veces, el dolor crónico. Por otro lado, los injertos derivados de hueso de cadáver impidenla necesidad de dos cirugías, pero estos trasplantes tienden a carecer de muchas de las biomoléculas que promueven la reparación ósea.
"Los injertos de hueso de cadáver tienen algunas de las propiedades físicas del hueso, e incluso un poco de la esencia biológica, pero están muy agotados en términos de su funcionalidad", dijo el Dr. Carl Gregory, profesor asociado de Texas A&M HealthScience Center, también autor correspondiente del estudio: "Lo que queríamos hacer era diseñar un injerto de hueso donde pudiéramos poner en marcha los engranajes experimentalmente, por así decirlo, y hacerlo más biológicamente activo".
Estudios anteriores han demostrado que las células madre, particularmente un tipo llamado células madre mesenquimales, pueden usarse para producir injertos óseos que son biológicamente activos. En particular, estas células se convierten en células óseas que producen los materiales necesarios para hacer un andamio, ola matriz extracelular, que los huesos necesitan para su crecimiento y supervivencia.
Sin embargo, estas células madre generalmente se extraen de la médula de un hueso adulto y, como resultado, son más viejas. Su edad afecta la capacidad de las células para dividirse y producir más de la preciosa matriz extracelular, dijo Kaunas.
Para evitar este problema, los investigadores recurrieron a los ancestros celulares de las células madre mesenquimales, llamadas células madre pluripotentes. A diferencia de las células mesenquimales adultas que tienen una vida relativamente corta, notaron que estas células primitivas pueden seguir proliferando, creando así un suministro ilimitadode células madre mesenquimales necesarias para fabricar la matriz extracelular para injertos óseos. Agregaron que las células pluripotentes pueden formarse mediante la reprogramación genética de células adultas donadas.
Cuando los investigadores indujeron experimentalmente que las células madre pluripotentes produjeran células madre mesenquimales completamente nuevas, pudieron generar una matriz extracelular que era mucho más biológicamente activa en comparación con la generada por las células mesenquimales obtenidas del hueso adulto.
"Nuestros materiales no solo se enriquecieron en las moléculas biológicas que se requieren para formar la parte gruesa del tejido óseo, sino también en los factores de crecimiento que impulsan la formación de vasos sanguíneos", dijo Gregory.
Para probar la eficacia de su material de andamiaje como un injerto óseo, extrajeron y purificaron cuidadosamente la matriz extracelular enriquecida y luego la implantaron en un sitio de defectos óseos. Al examinar el estado de la reparación ósea en unas pocas semanas, encontraronque su matriz derivada de células madre pluripotentes fue cinco a seis veces más efectiva que el mejor estimulador de injerto aprobado por la FDA.
"Los ensayos de reparación ósea que utilizan el estándar de oro de los injertos, como los administrados con el poderoso estimulador del crecimiento óseo llamado proteína morfogénica ósea-2, pueden tomar alrededor de ocho semanas, pero estábamos consiguiendo una curación completa en cuatro semanas", dijo Gregory ".Por lo tanto, en estas condiciones, nuestro material superó la eficacia de la proteína morfogénica ósea-2 por un tiro largo, lo que indica que es una gran mejora de las tecnologías actuales de reparación ósea ".
Los investigadores también dijeron que desde un punto de vista clínico, los injertos se pueden incorporar en numerosos implantes diseñados, como implantes impresos en 3D o tornillos metálicos, para que estas partes se integren mejor con el hueso circundante. También notaron que los injertos óseostambién será más fácil de producir y, por lo tanto, es ventajoso desde el punto de vista de la fabricación.
"Nuestro material es muy prometedor porque las células madre pluripotentes pueden idealmente generar muchos lotes de la matriz extracelular de un solo donante, lo que simplificará en gran medida la fabricación a gran escala de estos injertos óseos", dijo Kaunas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Original escrito por Vandana Suresh. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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