Implantes impresos a partir de células vivas para prevenir la artrosis
La artrosis es una enfermedad degenerativa de las articulaciones que afecta tanto al tejido conjuntivo como al hueso subyacente. Aunque generalmente se asocia a una población que envejece, la artrosis también puede producirse en pacientes jóvenes, por ejemplo a través de lesiones deportivas graves u otras causas de traumatismos de alto impacto. «Los defectos osteocondrales profundos (problemas que afectan tanto al cartílago articular como al hueso) pueden desencadenar artrosis a una edad temprana —explica el coordinador del proyecto JOINTPROMISE(se abrirá en una nueva ventana) Ioannis Papantoniou(se abrirá en una nueva ventana), de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica)—. Una vez que se desencadena la artrosis, no puede revertirse. Esto puede llevar a artroplastias de rodilla relativamente tempranas, a menudo entre los cuarenta y los cincuenta años». Uno de los principales retos es que los implantes sintéticos actuales tienen una vida útil máxima de quince años y, una vez desgastados, hay que sustituirlos. «Durante ese tiempo, el hueso del paciente puede haberse degenerado aún más, lo que significa que no se puede sustituir un hueso por otro igual —explica Papantoniou—. El proceso es mucho más complejo». Por lo tanto, la artrosis puede provocar problemas de movilidad de por vida, con costes considerables para el individuo y la sociedad en su conjunto.
Sincronización de la regeneración ósea y cartilaginosa
El equipo del proyecto JOINTPROMISE pretendía abordar este reto desarrollando implantes articulares capaces de sincronizar la regeneración del cartílago y el hueso subyacente. Al abordar la lesión subyacente, los pacientes jóvenes tendrían más posibilidades de recuperarse, con lo que se evitaría la artrosis. El proyecto fue pionero en el desarrollo de la tecnología de organoides, versiones miniaturizadas y simplificadas de órganos humanos cultivados «in vitro» a partir de células madre. «Los organoides que desarrollamos son básicamente componentes básicos preprogramados utilizados para construir de estos implantes —señala Papantoniou—. Una vez implantados, saben cómo impulsar los procesos regenerativos necesarios». Otro elemento fundamental del proyecto fue la bioimpresión. Se utilizaron «biotintas» (una mezcla de células vivas y biomateriales) para imprimir estructuras tisulares funcionales en tres dimensiones.
Proceso de biorreactor optimizado y automatizado
El siguiente reto del proyecto era cómo producir a escala miles o incluso millones de estos organoides. «Para ello, construimos una minifábrica con nuestros socios, instalada en la actualidad en la Universidad Católica de Lovaina —añade Papantoniou—. Este proceso optimizado y automatizado de biorreactor y bioimpresora toma células individuales, las transforma en organoides y luego las bioimprime en implantes más grandes, al tiempo que permite digitalizar estos procesos actualmente manuales». La minifábrica se puso a prueba y se validó durante el proyecto. La viabilidad y eficacia del implante se estudiaron en modelos animales; el siguiente paso será realizar ensayos clínicos en humanos. «La plataforma de la Universidad Católica de Lovaina se ha seguido desarrollando y validando después del proyecto —afirma Papantoniou—. Se trata de un paso importante hacia la producción de implantes vivos en un entorno supervisado, controlado y automatizado, con una intervención manual mínima durante la fabricación».
Ventajas de los implantes biotecnológicos
Una vez introducidos en el ámbito clínico, estos implantes de base biotecnológica podrían suponer mejoras considerables en la calidad de vida de los pacientes, gracias a la regeneración del hueso subcondral y el cartílago articular y a la evitación de la artrosis. Esto, a su vez, supondrá una menor carga para los proveedores de asistencia sanitaria. Papantoniou también considera que la innovación tiene un enorme potencial en diversas situaciones, no solo para los jóvenes que sufren lesiones deportivas. Las zonas de conflicto donde los ciudadanos corren el riesgo de resultar heridos, por ejemplo, son un buen ejemplo. La tecnología desarrollada para crear bioimplantes a escala también podría tener otros usos. «Nuestras aplicaciones eran para articulaciones, pero la plataforma robótica que construimos con el biorreactor y la bioimpresión también podría utilizarse para producir organoides renales o cardíacos —señala Papantoniou—. Hay potencial para hacer distintos tipos de implantes de tejido para una gama diversa de pacientes».
