Huesos 'Vivos' Cultivados En Laboratorio Podrían Producir Implantes Personalizados

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Por primera vez, se han cultivado fragmentos de hueso vivo a partir de las células de los pacientes, en este caso, cerdos en miniatura, y se han esculpido para reemplazar las estructuras anatómicas que faltan.

Por primera vez, se han cultivado fragmentos de hueso vivo a partir de las células de los pacientes, en este caso, cerdos en miniatura, y se han esculpido para reemplazar las estructuras anatómicas que faltan.

Los investigadores dijeron que el hueso diseñado a medida se usó para reparar con éxito la mandíbula inferior de un cerdo, una de las mandíbulas más fuertes y complejas de la cara, allanando el camino para la reparación ósea que podría realizarse en otras partes del cuerpo.

Los huesos a menudo vienen en formas complejas, lo que hace difícil encontrar reemplazos naturales adecuados para ellos en pacientes que sufren lesiones, enfermedades o defectos de nacimiento. Si bien los cirujanos pueden reemplazar el hueso perdido con titanio, estos implantes artificiales carecen de médula ósea, que desempeña muchas funciones importantes en el cuerpo, como la generación de glóbulos rojos y células inmunitarias. [Los 9 trasplantes más interesantes]

Los pacientes pueden recibir huesos donados, pero al hacerlo se plantean otros problemas, como el aumento del riesgo de rechazo de los tejidos. Alternativamente, los médicos pueden extraer hueso de otra parte del cuerpo de un paciente y tallarlo para que encaje en el lugar donde necesita ir, pero el daño en el sitio de recolección suele ser mayor y puede llevar a un dolor extremo.

En cambio, los científicos ahora esperan crecer huesos vivos en el laboratorio. Los investigadores se centraron en la unidad de cóndilo-ramus, la parte de la mandíbula inferior que se encuentra con el cráneo cerca de la oreja y el hueso principal que soporta el peso en la cara. Experimentaron con minipigs de Yucatán, porque la anatomía y la mecánica de la mandíbula de los animales imitan mucho a las de los humanos.

Los investigadores primero tomaron trozos de huesos de muslos de vaca y los despojaron de todas sus células con detergentes y enzimas. A continuación, esculpieron estos trozos "descelularizados" en ajustes anatómicos perfectos para las unidades ramus-cóndilo que se extrajeron quirúrgicamente de las minipigs.

Luego, los científicos sembraron estos andamios óseos con células madre derivadas de la grasa de los minipigs que iban a recibir estos injertos. Luego, los implantes se colocaron en "biorreactores" que suministraban oxígeno y nutrientes a las células madre.

Un diagrama del proceso personalizado de ingeniería del tejido óseo. En el estudio, los andamios óseos se sembraron con células madre derivadas de la grasa de los minipigs.

Un diagrama del proceso personalizado de ingeniería del tejido óseo. En el estudio, los andamios óseos se sembraron con células madre derivadas de la grasa de los minipigs.

Crédito: S. Bhumiratana et al., Science Translational Medicine (2016)

Después de tres semanas, las células madre se convirtieron en hueso vivo inmaduro. "El hueso está formado por las propias células del receptor", dijo a WordsSideKick.com la autora principal del estudio, Gordana Vunjak-Novakovic, una bioingeniería de la Universidad de Columbia.

Pero, si estos injertos de hueso vivo llegan alguna vez a la clínica, pueden crecer lejos de donde finalmente se implantan. Para ver cómo podrían funcionar sus injertos en tales condiciones, Vunjak-Novakovic y sus colegas fabricaron e implantaron los injertos, "en dos ubicaciones separadas por más de 1,200 millas (1,930 kilómetros), Nueva York y Baton Rouge (Louisiana)" Vunjak-novakovic dijo. Se enviaron células gordas de los cerdos a los investigadores, y los injertos se enviaron en sus biorreactores a los cerdos.

Seis meses después de la implantación, estos injertos se incorporaron exitosamente a sus cuerpos anfitriones y huesos regenerados sin ninguna complicación, mientras que también ayudaron a los minipigs a usar sus mandíbulas nuevamente, dijeron los investigadores. Además, "inesperadamente, el hueso cultivado en el laboratorio, cuando se implantó, fue reemplazado gradualmente por el hueso nuevo formado por el cuerpo", dijo Vunjak-Novakovic. "Esta característica es lo que hace que este implante sea su propio hueso que se convertirá en una parte integral del hueso nativo". [7 usos frescos de la impresión 3D en medicina]

Vunjak-Novakovic observó que la calidad del tejido regenerado superaba la de los enfoques anteriores. Además, el andamio que desarrollaron permitió la formación ósea sin el uso de químicos costosos conocidos como factores de crecimiento en los que se basan otros enfoques.

"Este es un paso muy emocionante para mejorar las opciones de medicina regenerativa para pacientes con defectos craneofaciales, y esperamos comenzar los ensayos clínicos dentro de unos años", dijo Vunjak-Novakovic en un comunicado.

Los ensayos clínicos con injertos de huesos vivos se realizarán a través de epiBone de la compañía Vunjak-Novakovic.

"Tener la oportunidad de trabajar en investigación innovadora que puede ser parte de nuestro futuro es intrigante, energizante y realmente inspirador", dijo el autor principal del estudio, Sarindr Bhumiratana, becario postdoctoral en la Universidad de Columbia, que también es el director científico de epiBone.

Los científicos ahora también están experimentando con la inclusión de una capa de cartílago en sus injertos de hueso vivo para imitar más estrechamente el hueso natural. "El cartílago es un tejido delgado y resistente que recubre los extremos de la mayoría de nuestros huesos para permitir el movimiento sin fricción", dijo Vunjak-Novakovic.

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 15 de junio en la revista Science Translational Medicine.

Artículo original en WordsSideKick.com.


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