Un equipo de científicos del 'New York Stem Cell Foundation Research Institute' (NYSCF) han logrado generar sustitutos óseos de pacientes gracias a células de la piel para reparar grandes defectos en el hueso. El estudio, dirigido por Darja Marolt y Giuseppe Maria de Peppo, ambos del NYSCF, aparece publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Este avance facilitará el desarrollo de injertos de hueso en tres dimensiones bajo demanda, combinados para adaptarse a las necesidades específicas y el perfil inmunológico de cada paciente. Mediante células de la piel, los científicos del NYSCF utilizan una técnica avanzada la 'reprogramación' para revertir las células adultas a un estado similar al embrionario, por lo que estas células madre pluripotentes inducidas (iPS) llevan la misma información genética que el paciente y pueden convertirse en cualquiera de los tipos de células del organismo.
El equipo de NYSCF guió estas células iPS para convertirse en progenitoras formadoras de hueso y sembraron las células en un andamio para la formación de hueso en tres dimensiones. En concreto, los científicos colocan las construcciones en un dispositivo llamado biorreactor, que proporciona nutrientes, elimina los desechos y estimula la maduración, simulando un entorno de desarrollo natural.
Estudios anteriores han demostrado el potencial de formación de hueso de otras fuentes celulares pero todavía permanecen advertencias graves para la traducción clínica. Las propias células madre de médula ósea de un paciente pueden formar tejido óseo y cartilaginoso, pero no la vasculatura subyacente y compartimentos nerviosos, y huesos derivados de células madre embrionarias pueden inducir un rechazo inmunológico.
Los científicos del NYSCF optaron por trabajar con las células iPS para superar estas limitaciones, comparando fuentes iPS con células madre embrionarias y células derivadas de la médula ósea. 'Ningún otro grupo de investigación ha publicado trabajos sobre la creación totalmente viable y funcional de sustitutos óseos tridimensionales a partir de células iPS humanas. Estos resultados nos acercan a la consecución de nuestro objetivo final, el desarrollo de los tratamientos más prometedores para los pacientes', resaltó de Peppo.
Si bien la gravedad varía, los defectos óseos y las lesiones se tratan actualmente con los injertos óseos, tomados de otra parte del organismo del paciente, de un banco óseo de donantes o con sustitutos sintéticos. Ninguno de estos permite la reconstrucción compleja y pueden provocar rechazo inmunológico para integrarse con los tejidos circundantes conectivos.
Para los pacientes que sufren traumatismos, heridas de metralla o accidentes de tráfico, estos tratamientos tradicionales proporcionan una mejora funcional y estética. Después de un exhaustivo análisis in vitro del hueso generado, estos investigadores evaluaron la estabilidad cuando trasplantan células iPS derivadas en un modelo animal.
Las células iPS no diferenciadas pueden formar teratomas. Las iPS derivadas de células de sustitutos óseos se implantaron bajo la piel de modelos experimentales inmunodeficientes y, tras 12 semanas, maduraron y no mostraron tumores malignos sino la maduración completa de tejido óseo, mientras que células de los vasos sanguíneos se comenzaron a integrar a lo largo de los injertos, lo que indica la estabilidad de los sustitutos óseos.
Los científicos advierten que si bien estos resultados representan un avance importante, se necesita más investigación antes de que los injertos óseos derivados de células de la piel lleguen a los pacientes. Los próximos pasos incluyen la optimización del protocolo y el éxito del crecimiento de los vasos sanguíneos dentro del hueso.