Una médula ósea diseñada mediante ingeniería podría hacer más seguros los trasplantes

Ingenieros de la Universidad de California en San Diego, en California, Estados Unidos, han desarrollado tejidos óseos biomiméticos que podrían proporcionar un día una nueva médula ósea para los pacientes que necesitan transplantes, haciéndolos más seguros.

Los trasplantes de médula ósea se usan para tratar a pacientes con enfermedad de la médula ósea, pero antes de un trasplante, el paciente recibe primero dosis de radiación, a veces en combinación con fármacos, para eliminar cualquier célula madre existente en la médula ósea del paciente. Este pretratamiento tiene por objeto mejorar el éxito del trasplante al hacer espacio en la médula, permitiendo que las células donantes sobrevivan y crezcan sin la competencia de las propias células del paciente.

Pero este tratamiento a menudo viene con efectos secundarios nocivos, como náuseas, fatiga, pérdida de fertilidad y otros. Para abordar estas cuestiones, un equipo liderado por la profesora de Bioingeniería Shyni Varghese en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de California San Diego ha desarrollado un implante de hueso que da a las células donantes su propio espacio para vivir y crecer sin competencia, eliminando la necesidad de quitar células preexistentes del huésped.

'Hemos hecho un hueso accesorio que puede acomodar por separado las células del donante, de esta manera podemos mantener las células huésped y evitar la irradiación', dice Varghese.

Los investigadores desarrollaron tejidos óseos con médula ósea funcional que pueden llenarse con células donantes e implantarse bajo la piel de ratones. Las células donantes sobrevivieron durante al menos seis meses y suministraron a los roedores con nuevas células sanguíneas, según los resultados del trabajo, que se detallan en un artículo publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

'En el futuro, nuestro trabajo podría contribuir a mejorar las terapias para la enfermedad de la médula ósea', plantea Yu-Ru (Vernon) Shih, científico investigador en el laboratorio de Varghese y primer autor del estudio. Varghese advierte que estos implantes estarían limitados a pacientes con enfermedades de la médula ósea no malignas, donde no hay células cancerosas que necesiten eliminarse.

Como ejemplos, el equipo apunta a la anemia aplásica, en la que el cuerpo no puede producir suficientes plaquetas y células sanguíneas, así como recuentos sanguíneos bajos y ataque inmunitario de la médula ósea causados por células madre defectuosas o anormales de la médula ósea.

Implantes similares a los huesos largos del cuerpo

Los implantes imitan la estructura de los huesos largos en el cuerpo, que consiste en un compartimiento externo de hueso y un compartimiento interno de médula. Los implantes están hechos de una matriz porosa de hidrogel. La matriz externa contiene minerales de fosfato de calcio. Las células madre desarrolladas en esta matriz mineralizada se diferencian de las células de formación ósea. La matriz interna alberga células madre donantes que producen células sanguíneas.

Cuando se implantan debajo de la piel de los modelos experimentales, las estructuras maduran en los tejidos óseos que tienen una red que funciona como los vasos sanguíneos y una médula ósea dentro que suministra nuevas células sanguíneas. Después de cuatro semanas, los autores encontraron que la médula implantada contenía una mezcla de células sanguíneas del huésped y del donante y que esta mezcla circulaba en el torrente sanguíneo de estos individuos incluso después de 24 semanas.

Según los investigadores, estos hallazgos son significativos porque indican que la médula implantada es funcional; las células donantes pueden crecer y sobrevivir durante largos periodos de tiempo en presencia de células huésped y que las células huésped y de donante pueden viajar entre la médula implantada y la sangre circulante del huésped, a través de la red de vasos sanguíneos formada en el tejido óseo implantado.

En otro conjunto de experimentos, los investigadores tomaron células madre de la médula implantada y las trasplantaron a un segundo grupo de animales de experimentación que tenían sus células madre medulares destruidas por radiación y fármacos. Encontraron que las células trasplantadas se habían difundido en el torrente sanguíneo de estos individuos.

'Hicimos estos experimentos para demostrar que las células de la médula ósea de los tejidos óseos modificados funcionan de forma similar al hueso nativo', señala Shih. 'Estamos trabajando para hacer de ésta una plataforma para generar más células madre de médula ósea, lo cual tendría aplicaciones útiles para los trasplantes de células en la clínica', concluye Varghese.