Nuestras articulaciones son la primera parte del cuerpo en sufrir los estragos del paso del tiempo: el cartílago se puede acabar rasgando tanto si jugamos intensos partidos de baloncesto como con el uso normal a lo largo de nuestra vida. Los científicos están experimentando con una combinación de células madre y unos nuevos materiales de andamiaje diseñados para imitar al tejido real, con la esperanza de hacer desaparecer permanentemente el dolor que acompaña a este tipo de lesiones, e incluso prevenir la artritis. En los modelos animales donde se ha probado, estos trasplantes parecen ser capaces de regenerar el cartílago y hacer que se asemeje al tejido original.

Las lesiones de cartílago se producen a partir de traumas o por el uso cotidiano de la articulación, lo que a menudo provoca la osteoartritis, una enfermedad degenerativa de las articulaciones que afecta a la mitad de la población al alcanzar los 65 años. Los tratamientos actuales para los pequeños defectos de cartílago provocan que la articulación reciba un daño adicional, con lo que se pretende estimular a la sangre con alto contenido en células y a la médula espinal para se coagulen en el área. También hay tratamientos a base de trasplantes de células de cartílago, llamadas condorcitos, que se extraen de una articulación joven, se cultivan en laboratorio y se inyectan en el área afectada. Ambos procedimientos provocan el crecimiento de tejido nuevo, una versión cicatrizada del cartílago que es más fibrosa que el cartílago normal y que no parece tener la misma durabilidad.

“Es como cubrir un agujero en el suelo,” afirma Rocky Tuan, director del Centro de Ortopedia y Biología del Cartílago del Instituto Nacional de la Artritis y las Enfermedades Musculoesqueletales y de la Piel, en Baltimore. “No es lo mismo que regenerar la superficie, pero si el arreglo se queda ahí sin moverse, nos puede durar un par de inviernos sin darnos problemas.”

Con el objetivo de realmente regenerar el cartílago en vez de simplemente ponerle un parche, Tuan y sus colegas han desarrollado un andamiaje de nanofibra que es similar a la matriz extracelular en cuanto a estructura, un material fibroso que proporciona soporte al tejido conectivo en el cuerpo. Este andamiaje se genera mediante un proceso de electro-hilado adoptado directamente desde la industria textil. Los investigadores aplican una fuerte carga eléctrica a un polímero líquido, que en un intento de disipar la carga se acaba transformando en largas fibras. Las fibras finalmente se recolectan en una pelota enmarañada, prácticamente como ocurre con el algodón dulce.

La estructura nanométrica del material es esencial: los experimentos han demostrado que las células crecen mejor sobre un andamiaje de fibras nanométricas que sobre uno de escala milimétrica y hecho del mismo material. “La escala de estos andamiajes se aproxima más a la escala que las células están acostumbradas a ver,” afirma Farshid Guilak, director del Laboratorio de Bioingeniería Ortopédica, en la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, y que no participó en la investigación.

Los andamiajes son plantados a través de células madre mesenquimales—células madre adultas derivadas de la médula espinal, tejidos grasos y otras fuentes, y que se puede acabar convirtiendo en músculo, hueso, grasa y cartílago. “La ventaja es que no es necesario dañar otros tejidos para obtener las células,” afirma Tuan.
 

Durante un experimento piloto reciente llevado a cabo en cerdos, los investigadores insertaron este tipo de andamiaje sobre zonas de cartílago dañado en las rodillas de los animales. Seis meses más tarde se había generado un nuevo tejido, con una superficie lisa y con unas propiedades mecánicas similares a las del cartílago original. El tejido también poseía indicadores moleculares muy característicos del cartílago normal. “Finalmente, es importante que este nuevo tejido posea una matriz extracelular hecha a partir de moléculas del cartílago original para que, a largo plazo, las propiedades del nuevo tejido emulen a las del cartílago real,” afirma Alan Grodzinsky, director del Centro para Ingeniería Biomédica, en el MIT, y que no estuvo involucrado en el proyecto.

Estos andamiajes a base de células madre lograron reparar los daños mejor que cualquier otro tipo de andamiaje sin células o con células de cartílago normales, aunque los científicos aún no saben el por qué. Quizá sea porque las células madre proliferan mejor que las células de cartílago, o quizá porque son más receptivas a las señales moleculares que les llegan de los tejidos dañados.

En la actualidad se están desarrollando una variedad de métodos de ingeniería de tejidos a partir de trasplantes celulares, de materiales de andamiaje, o a partir de una combinación de ambos, y algunos de estos métodos ya se encuentran en fase de pruebas clínicas. (Los más avanzados sólo utilizan uno de los dos, mayormente porque así es más fácil conseguir la aprobación de la Food and Drug Administration.) Tuan afirma que quiere empezar con las pruebas en humanos de aquí a dos años. En primer lugar, su equipo debe llevar a cabo estudios adicionales en animales de gran tamaño, tales como cabras u ovejas, y deben hacerlo durante un largo periodo de tiempo, para comprobar que el tratamiento es seguro y efectivo. El polímero que utiliza Tuan ya está aprobado para su uso médico, y las células provendrían de los pacientes en sí, con lo que el riesgo de rechazo inmunológico se vería eliminado.

El grupo de Tuan también está trabajando para hacer que el andamiaje sea bioactivo, etiquetándolo con moléculas biológicas que ayuden al crecimiento de células específicas. Finalmente, a Tuan le gustaría diseñar un sistema mediante el que las células madre se pudieran extraer del paciente para ser inyectadas inmediatamente en el andamiaje sin necesidad de cultivarlas, siendo transplantadas directamente en el paciente.