Un equipo de investigadores de Sahlgrenska Academy (Gothenburg University, Suecia) se las ha ingeniado para generar tejido cartilaginoso imprimiendo células madre con una impresora 3D. Estas células sobrevivieron al proceso, lo cual es un éxito en sí mismo; además, este equipo fue capaz de influenciar a las células para multiplicarse y diferenciarse para formar condrocitos (células de cartílago) en la estructura impresa.
Estos impresionantes hallazgos han sido publicados en la revista Nature’s Scientific Reports. El proyecto ha sido conducido con la colaboración de un equipo de investigadores de Chalmers University of Technology, expertos en impresión 3D y materiales biológicos. Varios investigadores en ortopedia de Kungsbacka han estado involucrados en este estudio.
El equipo utilizó células de cartílago de pacientes que se habían sometido a cirugía de rodilla, y fueron manipuladas en el laboratorio, rejuveneciéndolas y convirtiéndolas en células madre pluripotentes (que tienen el potencial de convertirse en muchos tipos diferentes de células). Estas células madre se expandieron y encapsularon en una composición de nanofibras de celulosa, e impresas en una estructura con la máquina 3D. Tras la impresión, las células madre fueron tratadas con factores de crecimiento, que causaron una diferenciación correcta, de manera que pudieran formar tejido cartilaginoso.
Llegar a este punto ha supuesto tres años de duro trabajo para este grupo de investigadores. “En la naturaleza, la diferenciación de células madre en cartílago es un proceso simple, pero es mucho más complicado realizarlo en una probeta. Hemos sido los primeros en tener éxito con esto, y lo hicimos sin pruebas en animales”, afirma Stina Simonsson, profesora asistente de biología celular, y líder del equipo de investigación.
«Investigamos varios métodos y combinamos distintos factores de crecimiento. Cada célula madre está empaquetada en nanocelulosa, lo que la permite sobrevivir al proceso de impresión 3D. También incorporaron sistemas de otras células que utilizan las células madre para comunicarse unas con otras y dejar claro que no están solas, con el objetivo de indicar que están en un medio favorable para la multiplicación. Nos las arreglamos para decirles que no estaban solas”, continúa Simonsson. Las células se multiplicaron antes de ser diferenciadas.
Es necesario una gran cantidad de células madre vivas para formar tejido de esta forma.
El cartílago así formado es extremadamente similar al humano. Varios cirujanos experimentados pudieron examinarlo sin poder diferenciarlo del creado de forma natural, y determinado que el material tiene propiedades similares al natural. Al igual que el natural, este cartílago cultivado contiene colágeno de tipo II, y bajo el microscopio las células parecen estar perfectamente formadas, con estructuras similares a las observadas en muestras humanas.
Este estudio representa un paso de gigante hacia la formación de tejido cartilaginoso endógeno. En un futuro no demasiado distante, debería ser posible utilizar la bioimpresión 3D para generar cartílago basado en el del propio paciente. Puede ser utilizado para reparar tejido dañado o tratar la osteoartritis, a causa de la cual el cartílago degenera y se rompe, algo muy común.
En teoría, esta investigación ha creado la oportunidad de generar grandes cantidades de cartílago, pero existe un inconveniente que ha de ser resuelto antes de aplicarlo a pacientes humanos: «La estructura de la celulosa que utilizamos puede no ser óptima para su uso en el cuerpo humano. Necesitamos encontrar otro material que pueda ser descompuesto y absorbido por el cuerpo, de forma que sólo quede cartílago endógeno. Lo más importante es siempre la seguridad”, concluye Simonsson.
Fuente: Gothenburg University.
