Trabajar con el sistema inmunitario para mejorar la reparación ósea
Los grandes defectos óseos son cavidades en el hueso que pueden producirse tras la extirpación de un tumor, después de una infección o como consecuencia de un traumatismo. Estas cavidades son demasiado grandes para que el cuerpo los cure y requieren intervención médica. Los métodos actuales incluyen inserciones de biomaterial para promover la regeneración ósea. Sin embargo, muchos de estos materiales son detectados por el sistema inmunitario del organismo y son rechazados, lo cual desencadena la inflamación. En realidad, eso puede ralentizar la cicatrización en vez de inducir una respuesta regenerativa. «Los investigadores como nosotros intentamos ahora trabajar con el sistema inmunitario en vez de en su contra», afirma Cansu Gorgun, antigua becaria de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana) (MSCA) en el Real Colegio de Cirujanos de Irlanda(se abrirá en una nueva ventana) y ahora investigador titular en la Universidad de Génova. «Mediante lo que llamamos inmunoingeniería, intentamos ajustar la respuesta del organismo para que el entorno favorezca la regeneración adecuada de los tejidos», añade. A través del proyecto METABOLATE, financiado por las MSCA, Gorgun y sus colegas se centraron en las vesículas extracelulares, diminutas partículas liberadas por las células del organismo que transportan señales de comunicación biológica. Gorgun pretendía desarrollar un andamiaje que incluyera vesículas extracelulares para maximizar la reparación ósea. La idea era que, unidas a biomateriales, las vesículas extracelulares pudieran transferir estos mensajes biológicos a las células circundantes de la zona ósea dañada y estimular el proceso de curación. «Ya se ha demostrado que las vesículas extracelulares de células madre potencian la regeneración ósea con más eficacia que las propias células», señala Gorgun. «Pero nadie lo había probado utilizando vesículas extracelulares derivadas de células inmunitarias humanas, y eso es exactamente lo que pretendía nuestro proyecto».
Reprogramar macrófagos para favorecer la reparación ósea
El equipo de METABOLATE se centró en los macrófagos, las principales células inmunitarias implicadas en la cicatrización ósea. Cuando se daña un hueso, los macrófagos adoptan primero un papel proinflamatorio para eliminar los residuos y combatir la infección, y luego cambian a un estado antiinflamatorio que favorece la reparación del tejido y la formación de hueso nuevo. Los investigadores estudiaron si esta transición podría guiarse reprogramando el metabolismo de los macrófagos con pequeñas moléculas. Utilizando este método, generaron vesículas extracelulares híbridas con señales tanto proinflamatorias como antiinflamatorias a partir de macrófagos reprogramados y probaron sus efectos en células madre endoteliales y de médula ósea humanas. Las incorporaron a andamios de colágeno y nanohidroxiapatita, las probaron «in vitro» y, con la ayuda de un socio del proyecto, analizaron las vesículas extracelulares para saber qué señales moleculares transmitían. «Todo este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio y aún no hay ensayos clínicos, pero los resultados son muy alentadores», añade Gorgun.
Abrir una vía para diseñar el sistema inmunitario
El principal hallazgo del proyecto fue que no existe un fenotipo de macrófago «bueno» o «malo» para la cicatrización ósea. «En realidad, necesitamos que tanto los macrófagos proinflamatorios como los antiinflamatorios trabajen juntos para lograr una regeneración eficaz», explica Gorgun. «Lo más importante es que este es el primer estudio que demuestra el papel de las vesículas extracelulares derivadas de macrófagos humanos en la reparación ósea». El equipo descubrió que estas vesículas extracelulares influyen en la formación de nuevos vasos sanguíneos y tejido óseo. «Ello abre una nueva vía para que la ingeniería del sistema inmunitario contribuya a la reparación ósea», señala Gorgun.
Guiar el sistema inmunitario para la regeneración ósea
Los investigadores trabajan ahora en los biomateriales para comprender mejor cómo se comportan en las distintas fases del proceso de cicatrización y mejorar la estabilidad y longevidad de los andamios. «Creemos que combinando la inmunoingeniería con las vesículas extracelulares podemos diseñar implantes más inteligentes que guíen al sistema inmunitario para aumentar el potencial terapéutico de la regeneración tisular», afirma Gorgun.
