Células madre diseñadas para desarrollar cartílago

Un tejido 3d hace crecer un reemplazo vivo de cadera

Con el objetivo de tratar las caderas gastadas y artríticas sin una cirugía extensiva para reemplazarlas, los científicos han programado células madre para que hagan crecer nuevo cartílago en una plantilla tridimensional con forma de bola de una articulación de cadera. Además, con la terapia génica, han activado el nuevo cartílago para liberar moléculas anti-inflamatorias y evitar el retorno de la artritis.

La técnica, demostrada en un esfuerzo colaborativo entre la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y Cytex Therapeutics Inc. en Durham, N.C., se describe el 18 de julio en Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Universidad Medicina Washington en St Luis

El descubrimiento un día puede proporcionar una alternativa a la cirugía de reemplazo de cadera, particularmente en pacientes más jóvenes. Los médicos son reacios a realizar estas operaciones en pacientes menores de 50 años porque las articulaciones protésicas suelen durar menos de 20 años. Una segunda cirugía de reemplazo de articulaciones para retirar una prótesis gastada puede destruir el hueso y poner a los pacientes en riesgo de infección.

“Reemplazar una articulación prostética fallida es una cirugía difícil”, dijo Farshid Guilak, PhD, profesor de cirugía ortopédica en la Universidad de Washington. “Hemos desarrollado una forma de hacer resurgir una articulación artrítica utilizando las propias células madre de un paciente para desarrollar un nuevo cartílago, combinado con la terapia génica para liberar moléculas antiinflamatorias y mantener a raya la artritis. Nuestra esperanza es prevenir, o al menos retrasar, un reemplazo estándar de prótesis de metal y plástico “.

La técnica emplea un andamio o estructura sintética biodegradable 3-D que Guilak y su equipo desarrollaron. El andamio, moldeado en la forma precisa de la articulación del paciente, está cubierto con cartílago hecho de las propias células madre del paciente tomadas de la grasa de debajo de la piel. El andamio después puede ser implantado sobre la superficie de una cadera artrítica, por ejemplo. La reconstrucción de la articulación de la cadera con tejido “vivo” está diseñada para aliviar el dolor de la artritis, y retrasar o incluso eliminar la necesidad de cirugía de reemplazo de articulaciones en algunos pacientes.

Andamiaje de cartílago recubierto con células madre

Además, al insertar un gen en el cartílago recién crecido y activarlo con un fármaco, el gen puede orquestar la liberación de moléculas anti-inflamatorias para combatir el regreso de la artritis, lo cual es lo que normalmente desencadena los problemas en las articulaciones en primer lugar.

“Cuando hay inflamación, podemos dar a un paciente un simple fármaco, que activa el gen que hemos implantado, para disminuir la inflamación en la articulación”, dijo Guilak, también profesor de biología del desarrollo y de ingeniería biomédica. “Podemos dejar de dar el fármaco en cualquier momento, lo que desactiva el gen”.

Esa terapia génica es importante, explicó, porque cuando los niveles de moléculas inflamatorias se elevan en una articulación, el cartílago se destruye y el dolor aumenta. Mediante la adición de la terapia génica a la célula madre y la técnica de andamiaje, Guilak y sus colegas creen que será posible defender a las articulaciones de la artritis y que funcionen mejor por un tiempo más largo.

El andamio tridimensional se construye usando un patrón tejido que da al dispositivo la estructura y las características del cartílago normal. Franklin Moutos, PhD, vicepresidente de desarrollo tecnológico de Cytex, explicó que la estructura única es el resultado de aproximadamente 600 haces de fibra biodegradables tejidos juntos para crear un tejido de alto rendimiento que puede funcionar como cartílago normal.

“Como evidencia de esto, los implantes tejidos son lo suficientemente fuertes como para soportar cargas de hasta 10 veces el peso corporal de un paciente, que es típicamente lo que nuestras articulaciones deben soportar cuando hacemos ejercicio”, dijo Moutos.

Actualmente, hay alrededor de 30 millones de estadounidenses que tienen diagnósticos de osteoartritis, y los datos sugieren que la incidencia de la osteoartritis está en aumento. Ese número incluye a muchos pacientes más jóvenes – de 40 a 65 años de edad – que tienen opciones de tratamiento limitadas porque los enfoques conservadores no han funcionado y aún no son candidatos para el reemplazo total de la articulación debido a sus edades.

Bradley Estes, PhD, vicepresidente de investigación y desarrollo de Cytex, señaló: “Prevemos en el futuro que esta población de pacientes más jóvenes pueden ser candidatos ideales para este tipo de reemplazo biológico de la articulación”.

Guilak, quien también es el director de investigación en Hospitales Shriners para Niños – San Luis, y co-director del Centro de Medicina Regenerativa de la Universidad de Washington, ha estado colaborando con Cytex en esta investigación. Los científicos han probado varios aspectos de la ingeniería de tejidos en el cultivo de células, y algunos implantes personalizados ya se están probando en animales de laboratorio. Dijo que si todo va bien, tales dispositivos podrían estar listos para pruebas de seguridad en seres humanos en tres a cinco años.

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Comentarios

  1. Carolina Piña Sarmiento

    ¿qué tratamiento recomiendan si ya me hicieron reemplazo total de cadera derecha y aún sigue el dolor y la cojera? Mi edad es de 35 años.