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Progresos en el diseño de biomateriales y la validación de tejidos

Recientemente se han producido varios progresos en el ámbito del diseño de biomateriales y la validación de tejidos gracias al consorcio de BIODESIGN. Actualmente, diecinueve equipos clínicos y científicos pertenecientes a centros académicos, empresas biotecnológicas pequeñas ...
Progresos en el diseño de biomateriales y la validación de tejidos
Recientemente se han producido varios progresos en el ámbito del diseño de biomateriales y la validación de tejidos gracias al consorcio de BIODESIGN. Actualmente, diecinueve equipos clínicos y científicos pertenecientes a centros académicos, empresas biotecnológicas pequeñas y grandes farmacéuticas trabajan en el diseño y el desarrollo de métodos terapéuticos de última generación con el fin de mejorar el tratamiento de traumatismos y enfermedades degenerativas humanas y aliviar el sufrimiento de los pacientes.

El equipo científico del University College de Londres (UCL, Reino Unido) logró bajo la dirección del profesor Robert Brown grandes progresos en la materia. Su equipo abordó uno de los principales problemas del empleo de biomateriales basados en el colágeno para reparar tejidos, esto es, que cuando se utilizan materiales con factores de crecimiento y células, la mezcla puede expandirse en cualquier dirección, una situación muy diferente al alineamiento y posicionamiento específico que se produce durante el crecimiento tisular. Un material utilizado para reparar tejidos debería proporcionar tanto los componentes estructurales y la dirección en la que los tejidos deberían repararse para lograr así una integración funcional en el tejido circundante. Gracias a una combinación de fuerzas de compresión y fotodinámica (métodos de mezcla dependientes de la luz), el equipo de Brown logró crear un sistema de materiales dotado de una estructura muy marcada que puede adaptarse a la reparación de muchos tejidos complejos.

El equipo del investigador asociado Oommen Varghese de la Universidad de Uppsala (Suecia) realizó una investigación similar dedicada al empleo de biomateriales basados en moléculas naturales pertenecientes a la matriz extracelular. El equipo desarrolló un sistema de enorme versatilidad de aplicación terapéutica. Con él es posible dar respaldo a la reparación de tejidos mediante hidrogeles inyectables dotados de cinéticas de liberación de proteínas terapéuticas ajustables y basadas en varias estructuras moleculares concretas (ácido hialurónico y glicosaminoglicanos).

Varios equipos de la Universidad de Nottingham y de la Universidad de Uppsala dirigidos por el profesor Kevin Shakesheff han creado una serie de biomateriales adecuados para tratar enfermedades óseas muy concretas. De esta forma se abre la posibilidad de comercializar remedios para cualquier tipo de afecciones óseas. Los materiales para estas patologías se dedicaban normalmente a huesos largos y el cráneo, pero este tipo de materiales no es el más adecuado para los huesos pequeños, igual de importantes que los más grandes, como por ejemplo los del oído. El equipo de Shakesheff desarrolló un armazón biodegradable dedicado a la regeneración de las células ciliadas de los huesos del oído. Una revisión de la bibliografía apunta a que este es el primer armazón destinado a esta aplicación que puede adherirse a una cavidad y que se endurece en el cuerpo. El equipo de Uppsala ha utilizado materiales ya existentes y los ha combinado con fosfonato (un tipo de fármaco utilizado para tratar la osteoporosis) con el fin de generar dos tipos nuevos de material. El primero contribuye a formar una estructura adecuada y el segundo a perfeccionar, proteger y fomentar el crecimiento celular y la interacción con las células.

Equipos de la Fundación AO (Suiza) y de la Universidad de Southampton (Reino Unido) han comenzado a identificar soluciones que aporten más información sobre relaciones entre datos y que faciliten el proceso de toma de decisiones necesario en las terapias destinadas al desarrollo de tejidos humanos. Dirigido por el investigador Martin Stoddart, el equipo de Suiza estudió las células que se utilizan en los ensayos iniciales para evaluar si los materiales son capaces de inducir el crecimiento óseo. El equipo logró identificar dos líneas celulares inmortalizadas que se corresponden en gran medida con células humanas. Este logro permitió señalar las células que deberían someterse a un análisis más preciso en investigaciones futuras. Sólo los materiales que inducen todos los resultados positivos necesarios por encima de ciertos límites para lograr el efecto buscado pasarán a una fase posterior de desarrollo.

El equipo del profesor Richard Oreffo de la Universidad de Southampton se propuso identificar modelos de menor coste, más rápidos y más informativos con los que dar con estrategias de diseño de reparación de tejidos. Su trabajo se dedicó a utilizar cultivos de hueso de pollos jóvenes como paso intermedio entre los ensayos celulares y los estudios con ratones. Este tipo de huesos pueden extraerse por medios quirúrgicos y hacerse crecer en placas Petri para ensayar los efectos de los materiales reparadores de huesos. De este modo se extrae información sobre las respuestas únicas y distintas a estímulos exógenos que proporciona un modelo interesante para ensayar factores de crecimiento y terapias de cribado de muestras. El empleo de este método reduce considerablemente la cantidad de materiales que pasan a la fase de modelización animal y por tanto la información generada es más barata, rápida y ética y tiene un impacto mayor.

La investigación en torno a la validación de tejidos de músculos esqueléticos fue el objetivo de un equipo del UCL dirigido por el profesor Giulio Cossu. El equipo, en colaboración con el equipo del profesor Dror Seliktar de Technion, el Instituto Israelí de Tecnología, ha concluido las primeras tandas de experimentos preclínicos en los que se combina células madre musculares con biomateriales. En total se han generado dos señales de desarrollo y un factor de crecimiento y los tres podrían resultar importantes para las células musculares del propio tejido al determinar y modificar su comportamiento. Aunque los ensayos clínicos de las células y los materiales se están ejecutando por separado, existe la posibilidad de combinarlos para ejecutar un ensayo rápido en humanos.

Cabe reseñar que estas suponen únicamente las primeras rondas de investigación. La optimización de tipos celulares y la obtención de materiales más nuevos y señales de desarrollo y factores de crecimiento más precisos integrados en terapias comunes suponen el futuro de esta vía terapéutica, toda una ruta pionera entre los métodos desarrollados en el marco del proyecto BIODESIGN.

El proyecto BIODESIGN proporciona una respuesta a la necesidad imperiosa de contar con un marco científico y tecnológico y de crear protocolos con los que elegir y ajustar materiales funcionales bioinspirados con mayor rapidez y a un coste menor. Su intención es el empleo de un método «modular» para dirigir la fabricación de materiales, emplear tecnologías capacitadoras y demostrar estos materiales y tecnologías de última generación ante inversores europeos. El proyecto cuenta con el apoyo del 7PM de la Unión Europea y su coordinación recae sobre el profesor Jons Hilborn de la Universidad de Uppsala (Suecia).

«Los resultados publicados son la primera demostración de la importancia y la influencia del plan original del proyecto BIODESIGN. Ya hemos demostrado la ausencia de correlación entre los resultados clínicos en humanos y los ensayos históricos de desarrollo utilizados en labores de desarrollo preclínico. Ahora por tanto tratamos de progresar en el diseño racional de terapias regenerativas reales que se basen en las necesidades conocidas del paciente y en conocimientos de última generación. Aún muy lejos de su aplicación clínica, esta investigación ha permitido sentar unos cimientos sólidos sobre los que materializar las grandes perspectivas de futuro que se plantean», afirmó el profesor Hilborn.

Fuente: Universidad de Uppsala

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