Científicos desarrollan un tratamiento que combina células reprogramadas y microhebras biopoliméricas, para curar los traumas musculares más severos
Un equipo de investigadores del Worcester Polytechnic Institute (WPI) de Estados Unidos y de la compañía privada CellThera ha conseguido regenerar tejido muscular funcional de ratones. Para conseguirlo, los científicos reprogramaron células musculares humanas y después las añadieron a microhebras tan finas como el cabello humano. El conjunto fue implantado en músculos heridos de ratones. A las diez semanas, dichos músculos habían recuperado una funcionalidad casi total. Este método podría llegar a ser un eficiente tratamiento para los traumas musculares más severos. Por Yaiza Martínez.
Músculo esquelético. Fuente: Wikimedia Commons.
Un equipo de investigadores del Worcester Polytechnic Institute(WPI), de Estados Unidos, en colaboración con especialistas de la compañía privada CellThera, ha conseguido regenerar tejido muscular funcional de ratones, lo que podría dar lugar a nuevas terapias para el tratamiento de daños musculares severos.
Según publica el WPI en un comunicado, los investigadores hicieron que células musculares humanas maduras pasaran a un estado similar al de las células madre, y después hicieron que éstas crecieran en microhebras biopoliméricas (hebras minúsculas, formadas porbiopolímeros o macromoléculas producidas por organismos vivos).
Estas hebras fueron colocadas finalmente en heridas realizadas con cirugía, extirpando una gran parte de uno de los músculos de las patas de varios ratones.
A las diez semanas de haber realizado el implante, las hebras biopoliméricas y las células que éstas contenían habían restaurado la funcionalidad de los músculos dañados, hasta devolverlos prácticamente a la normalidad, describen los autores de la investigación en un artículo publicado en el medio especializadoTissue Engineering.
Por otro lado, y para sorpresa de los científicos, las microhebras, que en principio se habían utilizado simplemente como sustento de las células humanas reprogramadas, ayudaron al proceso de regeneración muscular mediante la aglutinación de células musculares del ratón. Este hallazgo sugiere que, por sí solas, las microhebras biopoliméricas podrían servir para tratar los traumas musculares severos.
Dos técnicas aplicadas
Los músculos esqueléticos de los mamíferos, un tipo de músculos estriados unidos al esqueleto, son capaces de reparar pequeñas lesiones causadas por esfuerzos excesivos o traumas menores, a base de reunir células progenitoras, que son células con capacidad de diferenciarse en un tipo especializado de célula.
Por el contrario, con heridas más graves, la primera prioridad del organismo es detener las hemorragias, por lo que el cuerpo, rápidamente, genera tejido cicatrizal en el lugar de la lesión, en lugar de procurar la reparación muscular.
Los científicos del WPI y de CellThera combinaron dos novedosas tecnologías para prevenir la formación acelerada de cicatrices, y para propiciar el crecimiento del músculo.
Según publica el WPI en un comunicado, los investigadores hicieron que células musculares humanas maduras pasaran a un estado similar al de las células madre, y después hicieron que éstas crecieran en microhebras biopoliméricas (hebras minúsculas, formadas porbiopolímeros o macromoléculas producidas por organismos vivos).
Estas hebras fueron colocadas finalmente en heridas realizadas con cirugía, extirpando una gran parte de uno de los músculos de las patas de varios ratones.
A las diez semanas de haber realizado el implante, las hebras biopoliméricas y las células que éstas contenían habían restaurado la funcionalidad de los músculos dañados, hasta devolverlos prácticamente a la normalidad, describen los autores de la investigación en un artículo publicado en el medio especializadoTissue Engineering.
Por otro lado, y para sorpresa de los científicos, las microhebras, que en principio se habían utilizado simplemente como sustento de las células humanas reprogramadas, ayudaron al proceso de regeneración muscular mediante la aglutinación de células musculares del ratón. Este hallazgo sugiere que, por sí solas, las microhebras biopoliméricas podrían servir para tratar los traumas musculares severos.
Dos técnicas aplicadas
Los músculos esqueléticos de los mamíferos, un tipo de músculos estriados unidos al esqueleto, son capaces de reparar pequeñas lesiones causadas por esfuerzos excesivos o traumas menores, a base de reunir células progenitoras, que son células con capacidad de diferenciarse en un tipo especializado de célula.
Por el contrario, con heridas más graves, la primera prioridad del organismo es detener las hemorragias, por lo que el cuerpo, rápidamente, genera tejido cicatrizal en el lugar de la lesión, en lugar de procurar la reparación muscular.
Los científicos del WPI y de CellThera combinaron dos novedosas tecnologías para prevenir la formación acelerada de cicatrices, y para propiciar el crecimiento del músculo.
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Raymond Page. Fuente: WPI.
En primer lugar, aplicaron una técnica desarrollada previamente, consistente en la reprogramación de células de piel humana maduras, sin la aplicación de virus o genes extra. Estas células reprogramadas expresan genes de células madre y se multiplican hasta alcanzar un gran número, pero no se diferencian en células de tejidos específicos.
La segunda técnica empleada fue la del uso de las microhebras de biopolímeros como estructura de sustento de las células reprogramadas. Dicha estructura, desarrollada por George Pins, profesor de ingeniería biomédica del WPI, es tan fina como un cabello humano y está compuesta por fibrina, una proteína insoluble implicada en el proceso de coagulación de la sangre.
Sorprendente recuperación
Los investigadores retiraron una porción del músculo tibial anteriorde las patas de varios ratones. Este músculo fue el escogido porque las lesiones en él afectan a diversos movimientos de la pata, pero no invalidan para andar.
En algunos de estos ratones, los científicos dejaron que las heridas sanaran por sí solas. A otros se les implantaron en las heridas grupos de microhebras sembradas de células de músculo humano reprogramadas.
Los ratones no tratados desarrollaron importantes cicatrices en el lugar de la lesión, sin que hubiera restauración muscular. Por el contrario, los ratones que recibieron las células reprogramadas desarrollaron nuevas fibras musculares y poco tejido cicatrizal en sus lesiones. Pasado el tiempo, el músculo tibial de estos animales funcionaba casi con la misma fuerza que un músculo tibial no dañado.
Según Raymond Page, otro de los autores del avance, también profesor de ingeniería biomédica del WPI: “Estamos encantados con el progreso de esta investigación, y francamente estamos sorprendidos del nivel de regeneración muscular alcanzado”.
Un posible remedio
Otra sorpresa derivada del experimento fue que la mayoría de las nuevas fibras musculares desarrolladas estaban formadas por células de ratones.
Los investigadores creen que las microhebras de fibrina, que en su composición y forma son similares a las fibras musculares, podrían haber fomentado la migración de células progenitoras de los ratones hacia la herida. Allí, estas células habrían restaurado el músculo. Las microhebras podrían haber anticipado asimismo la respuesta inflamatoria natural que propicia la cicatrización después de una lesión muscular severa, explican los científicos.
Estos resultados sugieren, por tanto, que las microhebras de fibrina por sí solas podrían ser utilizadas ya para tratar traumas musculares graves, al tiempo que continúan las investigaciones encaminadas a mejorar la regeneración muscular con células humanas reprogramadas.
Según los autores del estudio, aunque la contribución de las microhebras a la sanación de las heridas aún no ha sido bien comprendida, los resultados sugieren que, por sí solas, estas estructuras pueden tener un enorme potencial para la reducción de la fibrosis y para la remodelación de los músculos dañados.
En futuros estudios, se determinará la capacidad de las microhebras de fibrina por sí solas, y hasta qué punto es necesario combinarlas con células para garantizar la restauración total del tejido muscular.
La presente investigación forma parte de un programa de años de duración sustentado, en parte, por ayudas de los National Institutes of Health (NIH) y de la Defense Advanced Research Projects Agency(DARPA) de Estados Unidos, cuya su finalidad es desarrollar nuevas tecnologías y terapias para personas que sufran heridas graves o que hayan perdido alguna de sus extremidades, tal como informó ya en 2008 el propio WPI.
La segunda técnica empleada fue la del uso de las microhebras de biopolímeros como estructura de sustento de las células reprogramadas. Dicha estructura, desarrollada por George Pins, profesor de ingeniería biomédica del WPI, es tan fina como un cabello humano y está compuesta por fibrina, una proteína insoluble implicada en el proceso de coagulación de la sangre.
Sorprendente recuperación
Los investigadores retiraron una porción del músculo tibial anteriorde las patas de varios ratones. Este músculo fue el escogido porque las lesiones en él afectan a diversos movimientos de la pata, pero no invalidan para andar.
En algunos de estos ratones, los científicos dejaron que las heridas sanaran por sí solas. A otros se les implantaron en las heridas grupos de microhebras sembradas de células de músculo humano reprogramadas.
Los ratones no tratados desarrollaron importantes cicatrices en el lugar de la lesión, sin que hubiera restauración muscular. Por el contrario, los ratones que recibieron las células reprogramadas desarrollaron nuevas fibras musculares y poco tejido cicatrizal en sus lesiones. Pasado el tiempo, el músculo tibial de estos animales funcionaba casi con la misma fuerza que un músculo tibial no dañado.
Según Raymond Page, otro de los autores del avance, también profesor de ingeniería biomédica del WPI: “Estamos encantados con el progreso de esta investigación, y francamente estamos sorprendidos del nivel de regeneración muscular alcanzado”.
Un posible remedio
Otra sorpresa derivada del experimento fue que la mayoría de las nuevas fibras musculares desarrolladas estaban formadas por células de ratones.
Los investigadores creen que las microhebras de fibrina, que en su composición y forma son similares a las fibras musculares, podrían haber fomentado la migración de células progenitoras de los ratones hacia la herida. Allí, estas células habrían restaurado el músculo. Las microhebras podrían haber anticipado asimismo la respuesta inflamatoria natural que propicia la cicatrización después de una lesión muscular severa, explican los científicos.
Estos resultados sugieren, por tanto, que las microhebras de fibrina por sí solas podrían ser utilizadas ya para tratar traumas musculares graves, al tiempo que continúan las investigaciones encaminadas a mejorar la regeneración muscular con células humanas reprogramadas.
Según los autores del estudio, aunque la contribución de las microhebras a la sanación de las heridas aún no ha sido bien comprendida, los resultados sugieren que, por sí solas, estas estructuras pueden tener un enorme potencial para la reducción de la fibrosis y para la remodelación de los músculos dañados.
En futuros estudios, se determinará la capacidad de las microhebras de fibrina por sí solas, y hasta qué punto es necesario combinarlas con células para garantizar la restauración total del tejido muscular.
La presente investigación forma parte de un programa de años de duración sustentado, en parte, por ayudas de los National Institutes of Health (NIH) y de la Defense Advanced Research Projects Agency(DARPA) de Estados Unidos, cuya su finalidad es desarrollar nuevas tecnologías y terapias para personas que sufran heridas graves o que hayan perdido alguna de sus extremidades, tal como informó ya en 2008 el propio WPI.
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