Enginyeria de teixits: creant nou os
Els cirurgians ortopedistes s'han convertit en experts a cosir i immobilitzar les fractures matant-les. En les últimes dècades també han après a introduir fragments ossis d'un altre lloc per a reparar els principals danys. No obstant això, algunes fractures no admeten bovines o no hi ha ossos adequats per a les vacunes. Per tant, als EUA i Europa s'estan investigant noves vies per a substituir l'os trencat: vacunacions de biomaterials amb senyals moleculars, cèl·lules mare de medul·la òssia i teràpia gènica. Aquestes són les línies de recerca capdavanteres en enginyeria tèxtil.
Bastides moleculars: matrius
En una de les línies de recerca es pretén utilitzar les matrius artificials com a bastides perquè els ossos es formin per si mateixos. La majoria de les recerques es troben en fase experimental, però ja existeix un producte pendent d'autorització per part de les administracions públiques. Es tracta d'una matriu de col·lagen, que conté una proteïna natural que genera el senyal que mana a determinades cèl·lules de l'os començar a regenerar-se.
Durant molts anys, els cirurgians han utilitzat suports de col·lagen i hidroxiapatita per a lligar les parts fracturades i que el propi cos reparés la ferida. La tècnica era adequada, sobretot en fractures menors.
Ara, no obstant això, els investigadors treballen en la Universitat Arrissi de Houston i en la clínica Maig de Rochester, en Minesota, entorn d'un pioner del polímer d'injectar en el lloc a formar. El precursor es polimeritza immediatament després d'entrar en la fractura, convertint-se en una matriu porosa que serveix de suport a les noves cèl·lules òssies. A mesura que es forma el nou os, la matriu es desfà i es converteix en un metabòlit natural que expulsarà els cossos pel seu compte. En les proves realitzades amb animals, s'ha comprovat que aquests polímers proporcionen a l'os una resistència mecànica, a més d'un creixement, i són totalment biocompatibles. A més, els resultats són encara millors si es col·loca un nou suport de suport a la matriu.
Però l'os no el fa la pròpia matriu, sinó unes proteïnes barrejades, anomenades proteïnes morfomètriques dels ossos (BMP). En la dècada dels 70 es va aïllar per primera vegada una proteïna d'aquest grup, però fins a 1989 no van aconseguir clonar (concretament la proteïna BMP-7) i en la dècada dels 90 es va començar a utilitzar aquest grup de proteïnes per a la reparació òssia. En 1992 es realitza el primer intent amb humans en una fractura òssia que no es va formar durant 9 mesos. El resultat va ser molt bo, igual o millor que els que anteriorment van obtenir introduint ossos sans dels pacients.
Però totes les grans esperances tenen la seva sagnia, i aquest mètode també té limitacions. Segons alguns investigadors, en processos naturals, per a iniciar la reparació òssia basten uns pocs nanogramos BMP per gram de matriu òssia. No obstant això, quan es desitja iniciar aquesta reparació de manera artificial, es necessiten micrograms per gram de matriu artificial (sis vegades més, aproximadament). No s'han detectat problemes de salut, però sí que encaririen molt el tractament.
Teràpia gènica
Una altra opció és fer arribar a la fractura el gen que provocarà la formació de l'os mitjançant teràpia gènica.
En les proves inicials es va utilitzar adenovirus per a portar a la medul·la òssia el gen que originaria el BMP-2. Més tard, les cèl·lules transformades creixien en matriu òssia desmineralitzada i van ser introduïdes en ossos trencats intencionadament. Es va formar bé l'os danyat. En un intent similar amb els gossos, es va utilitzar el plasmido (part circular de l'ADN) per a fer arribar el gen a l'os fracturat. El plasmidi es va ficar en una matriu de polímers i es va introduir en un forat de l'os d'un gos. Les cèl·lules de l'entorn van assimilar el plasmidi i el van expressar durant unes sis setmanes. L'os es va formar immediatament.
Ara s'estan preparant proves amb humans.
Font de noves cèl·lules
No obstant això, alguns investigadors tenen un maldecap: l'escassetat de cèl·lules mare en el lloc trencat en les dues tècniques anteriors pot ser un problema. A pesar que les molècules de senyal injectades arriben a les cèl·lules mare del lloc a reparar i aconsegueixen separar-les, pot succeir que no hi hagi cèl·lules mare suficients per a curar grans ferides. Per tant, diversos grups intenten substituir les cèl·lules mare naturals per altres conreades en el laboratori.
A diferència de les cèl·lules mare embrionàries, les cèl·lules mare de la medul·la òssia, també anomenades cèl·lules mare mesenquimales (MSC), no són capaces de transformar-se en qualsevol cèl·lula. Es convertiran en ossos, cartílags i tendons o crineres, així com en cèl·lules nervioses del cor, múscul i columna. Encara que les cèl·lules mare es produeixen al llarg de tota la vida animal, sembla que la quantitat disminueix amb l'edat. I això no és el millor per a qui ha perdut grans trossos d'os.
Els estudis realitzats en animals han posat de manifest que els tractaments amb BMP presenten problemes per a emplenar i completar buits ossis majors de 25 centímetres, ja que no són suficients cèl·lules mare. En aquests casos, els BMP comencen a ‘agafar’ les cèl·lules mare per la vora de l'os sa i creen el nou os cap al centre del forat, però en el nucli de la matriu no creix cap os. El problema és el mateix si s'agafa i s'injecta os sa, si no hi ha suficient cèl·lules mare.
Per tant, les cèl·lules mare han començat a introduir-se en l'àrea de reparació directa del ‘CEO of Osiris Therapeutics’ de Baltimore. Cap a 1990 les cèl·lules mare de la medul·la òssia es van dipositar en un substrat ceràmic porós basat en el calci i van aconseguir formar fractures de 8 mil·límetres. Més endavant van treballar amb animals més grans i avui dia volen provar amb éssers humans. Fins al moment han aconseguit bons resultats amb ratolins, conills i gossos. Altres centres de recerca obtenen resultats similars.
El problema d'aquesta tècnica és el temps i, per tant, els diners. De moment, al pacient se li han d'extreure cèl·lules mare, criar en el laboratori i incorporar-se al mateix pacient, la qual cosa requereix temps. Per això, els d'Osiris estan experimentant amb l'esperança que prenguin d'un animal i entrin en un altre. De fet, les cèl·lules mare de la medul·la òssia no tenen els marcadors que identifiquen les cèl·lules T en les rebutjos de les vacunes. Diuen que han aconseguit que les cèl·lules dels ratolins i els gossos s'integrin entre si i que, a més de no produir rebuig, els ossos han crescut normalment.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
