Cartílago humano en una placa de Petri
Los huesos de las articulaciones están revestidos de una cubierta lisa conocida como «cartílago articular», que permite el movimiento articular sin fricción. Consiste principalmente en una matriz extracelular rica en colágeno y glicosaminoglicanos, generada por células especializadas denominadas «condrocitos». El cartílago articular no puede autorrepararse, ya que carece de vasos sanguíneos y de irrigación nerviosa. Por lo tanto, los daños o la degeneración relacionados con la edad pueden causar inflamación, dolor y rigidez que, en última instancia, pueden desembocar en artrosis.
Modelo «in vitro» de cartílago articular
El tratamiento precoz de las lesiones del cartílago articular puede frenar la progresión de la enfermedad. Sin embargo, los tratamientos apropiados siguen resultando inadecuados debido a las lagunas en los conocimientos sobre cómo se forma este tipo de cartílago en los seres humanos durante el desarrollo. Para abordar esta limitación, el equipo del proyecto ReSurface desarrolló métodos para generar y estudiar cartílago articular en laboratorio. La investigación se llevó a cabo con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA, por sus siglas en inglés) e incluyó un modelo «in vitro» que permitió estudiar el desarrollo temprano del cartílago humano. «Hasta ahora, la biología del cartílago se estudiaba utilizando modelos animales. Así, por primera vez, nuestro modelo “in vitro” amplía las fronteras de la biología del cartílago humano. Tendrá repercusiones en la biología del desarrollo y la investigación de las enfermedades del cartílago», explica Rosanne Raftery, beneficiaria de una beca de investigación MSCA.
Desde las células madre al cartílago
Los investigadores desarrollaron un método para generar tejido de cartílago articular estable en una placa de Petri a partir de células madre pluripotentes humanas (CMPh). Este modelo les permitió estudiar por primera vez el desarrollo del cartílago humano y profundizar en el conocimiento de cómo las células producen tejido cartilaginoso y cómo responden a las lesiones o al envejecimiento. A diferencia de los condrocitos articulares adultos, que pierden su capacidad de producir cartílago articular sano cuando se expanden, los condrocitos articulares derivados de CMPh pueden producir cartílago articular sano repetidas veces. También mantienen un comportamiento estable, a diferencia de las células madre adultas derivadas de la médula ósea, que tienden a iniciar la formación de hueso en lugar de cartílago. Los investigadores realizaron un análisis en profundidad de las CMPh durante su diferenciación en condrocitos articulares y siguieron estudiando el comportamiento celular en experimentos a largo plazo, centrándose en el mantenimiento de un cartílago sano. Además de generar nuevos conocimientos sobre el desarrollo del cartílago humano, permitió identificar nuevas dianas farmacológicas que podrían mitigar la progresión de la artrosis.
Regeneración «in situ» del cartílago dañado
Los condrocitos articulares adultos se utilizan clínicamente para tratar lesiones del cartílago y las células madre adultas se han empleado en más de ciento veinte ensayos clínicos para la reparación del cartílago. «Prevemos que nuestros condrocitos articulares derivados de CMPh puedan utilizarse también para terapias celulares en el futuro», subraya Raftery. Con este fin, el equipo desarrolló y optimizó un hidrogel a base de ácido hialurónico para la administración de condrocitos articulares derivados de CMPh. Además de transportar células, este dispositivo podría utilizarse para la administración de fármacos en zonas de daño articular a fin de estimular la regeneración del cartílago articular «in situ». Ello podría detener la progresión de la artrosis sin necesidad de recurrir a una artroplastia. El éxito del tratamiento de los defectos del cartílago articular limitará el dolor y el sufrimiento de los pacientes, además de tener beneficios socioeconómicos evidentes como la reducción del absentismo laboral y la mejora del envejecimiento activo y saludable.
Palabras clave
ReSurface, cartílago articular, artrosis, desarrollo, células madre pluripotentes humanas, CMPh, terapia celular, hidrogel
