REUMATOLOGÍA
Una nueva técnica permite regenerar articulaciones dañadas con células madre del propio organismo
JANO.es y agencias · 02 Agosto 2010 09:16
De momento, el método ha sido probado con éxito en un grupo de conejos, a los que consiguieron restaurar todas las funciones de una pata dañada. Investigadores de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, han conseguido desarrollar una nueva técnica que permite regenerar articulaciones dañadas o rotas utilizando las propias células madre de los pacientes, según explican en un artículo publicado en la revista The Lancet.
Por el momento, ha sido probada con éxito en un grupo de conejos que tenían dañada una pata delantera y a los que consiguieron regenerar toda la superficie articular con la restauración de sus funciones. Ante estos resultados esperanzadores, sus autores confían en que en el futuro se pueda utilizar en pacientes con osteoartritis, enfermedad que daña las caderas, hombros o rodillas.
En concreto, el equipo extirpó la superficie articular del húmero de 10 conejos y las reemplazó con un "esqueleto" artificial que tenía la misma forma, según explicó uno de los autores del estudio, Jeremy Mao.
Esta estructura había sido preparada con compuestos que "atraían" a las propias células madre del animal para que se ubicaran en ella produciendo cartílago y hueso en dos capas separadas, de modo que cuatro semanas después los conejos habían regenerado sus propias articulaciones y lograron reanudar sus movimientos normales.
"Es la primera vez que se regenera toda la superficie articular con la restauración de funciones, incluido el soporte de peso y la locomoción", apuntó Mao.
Regeneración de “buena calidad”Desde hace varios años, investigadores habían logrado regenerar artificialmente una variedad de tejidos utilizando células madre pero éstos sólo habían sido producidos en el laboratorio y se trataban de tejidos muy pequeños, sin venas ni arterias capaces de abastecerlos de sangre.
El estudio de Columbia es el último avance que demuestra que ésta es una técnica muy prometedora, y es el primero que logra regenerar una gran cantidad de hueso y cartílago de "buena calidad" en articulaciones que funcionan con éxito.
Así, el profesor Patrick Warnke, investigador de células madre y cirujano plástico de la Universidad de Bond, en Australia, asegura que pronto podrán iniciarse ensayos clínicos con humanos usando esta técnica para, por ejemplo, el reemplazo de cadera.
Sin embargo, este experto cree la técnica "puede no ser adecuada" para pacientes de edad muy avanzada, ya que "requiere meses de movimientos, fisioterapia y descanso en cama hasta lograr que las articulaciones crezcan". A su juicio, "estos pacientes tendrían mejores resultados con un reemplazo tradicional de cadera con el cual podrían salir caminando del hospital después de la intervención".
abstract (see below)The Lancet, Early Online Publication, 29 July 2010; doi:10.1016/S0140-6736(10)60668-X
http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(10)60668-X/abstractThe Lancethttp://www.thelancet.com/journals/lancet/issue/currentUniversidad de Columbiahttp://www.columbia.edu/The Lancet, Early Online Publication, 29 July 2010doi:10.1016/S0140-6736(10)60668-X
Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study
Original TextChang H Lee PhD a, James L Cook DVM b, Avital Mendelson MS a, Eduardo K Moioli PhD a, Hai Yao PhD c, Prof Jeremy J Mao PhD a
Summary
BackgroundA common approach for tissue regeneration is cell delivery, for example by direct transplantation of stem or progenitor cells. An alternative, by recruitment of endogenous cells, needs experimental evidence. We tested the hypothesis that the articular surface of the synovial joint can regenerate with a biological cue spatially embedded in an anatomically correct bioscaffold.
Methods
In this proof of concept study, the surface morphology of a rabbit proximal humeral joint was captured with laser scanning and reconstructed by computer-aided design. We fabricated an anatomically correct bioscaffold using a composite of poly-ɛ-caprolactone and hydroxyapatite. The entire articular surface of unilateral proximal humeral condyles of skeletally mature rabbits was surgically excised and replaced with bioscaffolds spatially infused with transforming growth factor β3 (TGFβ3)-adsorbed or TGFβ3-free collagen hydrogel. Locomotion and weightbearing were assessed 1—2, 3—4, and 5—8 weeks after surgery. At 4 months, regenerated cartilage samples were retrieved from in vivo and assessed for surface fissure, thickness, density, chondrocyte numbers, collagen type II and aggrecan, and mechanical properties.
Findings
Ten rabbits received TGFβ3-infused bioscaffolds, ten received TGFβ3-free bioscaffolds, and three rabbits underwent humeral-head excision without bioscaffold replacement. All animals in the TGFβ3-delivery group fully resumed weightbearing and locomotion 3—4 weeks after surgery, more consistently than those in the TGFβ3-free group. Defect-only rabbits limped at all times. 4 months after surgery, TGFβ3-infused bioscaffolds were fully covered with hyaline cartilage in the articular surface. TGFβ3-free bioscaffolds had only isolated cartilage formation, and no cartilage formation occurred in defect-only rabbits. TGFβ3 delivery yielded uniformly distributed chondrocytes in a matrix with collagen type II and aggrecan and had significantly greater thickness (p=0·044) and density (p<0·0001) than did cartilage formed without TGFβ3. Compressive and shear properties of TGFβ3-mediated articular cartilage did not differ from those of native articular cartilage, and were significantly greater than those of cartilage formed without TGFβ3. Regenerated cartilage was avascular and integrated with regenerated subchondral bone that had well defined blood vessels. TGFβ3 delivery recruited roughly 130% more cells in the regenerated articular cartilage than did spontaneous cell migration without TGFβ3.
Interpretation
Our findings suggest that the entire articular surface of the synovial joint can regenerate without cell transplantation. Regeneration of complex tissues is probable by homing of endogenous cells, as exemplified by stratified avascular cartilage and vascularised bone. Whether cell homing acts as an adjunctive or alternative approach of cell delivery for regeneration of tissues with different organisational complexity warrants further investigation.
Funding
New York State Stem Cell Science; US National Institutes of Health.
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