Un nuevo biomaterial para generar huesos artificiales

Investigadores espa?oles han ideado un procedimiento para generar estructuras similares a la de los huesos a partir de c¨¦lulas madre de cord¨®n umbilical. Este tejido ¨®seo se ha obtenido gracias al uso de plantillas de carb¨®n activado, en las que, tras anidar, las c¨¦lulas proliferan y se diferencian, dando lugar a un material (compuesto por minerales como el f¨®sforo o calcio, col¨¢geno, osteoblastos, osteocitos) que podr¨ªa emplearse con fines terap¨¦uticos.

El tejido a¨²n no se ha experimentado en animales, si bien los cient¨ªficos creen que los resultados obtenidos en el laboratorio son muy prometedores. En septiembre esperan empezar a aplicarlo en conejos o ratas y aspiran a que en el futuro pueda servir para reparar lesiones ¨®seas ¨Costeoporosis, fracturas-, tumorales, as¨ª como para regenerar el cart¨ªlago en aquellas extremidades ¨®seas en las que se haya perdido.

El trabajo, que comenz¨® en 2008, ha sido realizado por cient¨ªficos de las universidades de Granada y Ja¨¦n y del Instituto de Parasitolog¨ªa y Biomedicina L¨®pez Neyra (CSIC). En ¨¦l, han intervenido especialistas del ¨¢mbito de la biolog¨ªa celular, la radiobiolog¨ªa y el estudio de los materiales.

Parte del ¨¦xito de trabajo presentado este martes reside en el uso del carb¨®n activado, seg¨²n explica a este diario el director del Centro de Investigaci¨®n Biom¨¦dica de la Universidad de Granada, Jos¨¦ Mariano Ruiz de Almod¨®var. El carb¨®n activado no es m¨¢s que una fibra sint¨¦tica sometida a altas temperaturas que se carboniza. La operaci¨®n da como resultado un tejido muy poroso en el exterior y con una superficie de absorci¨®n enorme.

Parte del ¨¦xito de trabajo reside en la porosidad del carb¨®n activado?

La estructura que se obtiene es similar a la de una esponja, repleta de filamentos entrecruzados y recovecos. ¡°La superficie interior es tan enorme que tiene una magnitud dif¨ªcil de entender¡±, apunta Ruiz de Almod¨®var, ¡°hay 2.200 metros cuadrados por cada gramo¡±. En este medio ¨Cse usan pastillas de tejido de 1,5 cent¨ªmetros de di¨¢metro- es donde se introducen c¨¦lulas obtenidas del cord¨®n umbilical.

En concreto, un tipo de c¨¦lulas madre adultas denominadas mesenquimales ¨Cno confundir con las que se obtienen de la sangre y que se emplean para el trasplante de m¨¦dula- que se extraen del tejido que hay entre la piel y los vasos sangu¨ªneos del cord¨®n. El carb¨®n activado ejerce de andamio que facilita el anclaje y desarrollo de las c¨¦lulas. ¡°Tiene la facultad de retener y absorber las c¨¦lulas en su enorme superficie¡±, apunta el investigador.

Adem¨¢s de multiplicarse, las c¨¦lulas mesenquimales se diferencian de forma natural hacia c¨¦lulas ¨®seas, ¡°sin necesidad de recurrir a factores de crecimiento¡±, destaca Ruiz de Almod¨®var. El resultado es un material biol¨®gico que ha colonizado el soporte de carb¨®n activado y que presenta buena parte de las caracter¨ªsticas del hueso. ¡°Es capaz de fabricar el col¨¢geno y los minerales que forman las estructuras ¨®seas, que se pueden observar bajo la lente del microscopio, pero adem¨¢s tipos celulares caracter¨ªsticos del tejido como osteoblastos u osteocitos¡±, describe el investigador.

Las c¨¦lulas mesenquimales se diferencian de forma natural hacia c¨¦lulas ¨®seas sin necesidad de? factores de crecimiento

El ¡°hallazgo fundamental¡±, explica, est¨¢ en que bastan ¡°la tela y la c¨¦lula, adem¨¢s de los nutrientes, para conseguir la diferenciaci¨®n de las c¨¦lulas a un material que simula el hueso biol¨®gico¡±. Los investigadores estaban convencidos de que las c¨¦lulas se iban a adherir a la tela, aunque no esperaban que se diferenciaran sin a?adir ¡°factores extra?os¡±.

Los cient¨ªficos autores del trabajo relatan que no hay productos alternativos en el mercado, ni tampoco descritos en bibliograf¨ªa cient¨ªfica similares al que han desarrollado. No se hab¨ªa logrado producir ex vivo un material biol¨®gicamente complejo y semejante al tejido ¨®seo.

Existen distintos grupos de investigaci¨®n trabajando en el desarrollo de estructuras creadas con biomateriales para desarrollar ¨®rganos artificiales. La filosof¨ªa que se encuentra detr¨¢s de estos proyectos es muy similar: dise?ar andamiajes (pueden ser pol¨ªmeros, en este caso carb¨®n activado) que permitan dar una estructura tridimensional a cultivos con c¨¦lulas madre que se multiplican y se diferencian hacia el linaje deseado (cardiomiocitos en el caso del coraz¨®n, hepatomiocitos en el h¨ªgado, osteocitos en los huesos¡­)

Ya ha habido experiencias de este tipo que han sido llevadas a la pr¨¢ctica cl¨ªnica. La primera vez que se consigui¨® fue con una tr¨¢quea artificial en 2011. Tambi¨¦n existen trabajos en los que se est¨¢ recurriendo al uso de impresoras 3D para generar tejido humano.?

De momento, los investigadores granadinos no van tan lejos y pretenden comprobar las propiedades terap¨¦uticas del material que han desarrollado en animales. Quiz¨¢s como una especie de cemento biol¨®gico regenerador que servir¨ªa para reparar lesiones ¨®seas. Los cient¨ªficos conf¨ªan en obtener la financiaci¨®n para seguir adelante con el proyecto por lo que han pedido ayudas tanto a la Junta de Andaluc¨ªa como a otras instituciones, ya que de momento no est¨¢ toda garantizada.