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Se ha logrado generar médula ósea artificial, un singular material que puede utilizarse para ayudar a la reproducción de células madre hematopoyéticas. La estructura porosa de esta médula ósea artificial posee las propiedades esenciales de la médula ósea natural y se puede emplear para la reproducción de las células madre en el laboratorio. Esto podría facilitar el tratamiento de la leucemia dentro de no muchos años, cuando la tecnología esté lo bastante madura y se haya verificado más allá de toda duda que el material es válido para su uso clínico en seres humanos.
Este avance científico es obra de investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT), el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Stuttgart, y la Universidad de Tubinga, todas estas entidades en Alemania.
Las células sanguíneas, como los eritrocitos (glóbulos rojos) o las células inmunitarias, continuamente son sustituidas por otras nuevas proporcionadas por las células madre hematopoyéticas, ubicadas en un nicho especializado de la médula ósea. Las células madre hematopoyéticas pueden utilizarse para el tratamiento de enfermedades de la sangre, como la leucemia. Las células afectadas del paciente son reemplazadas por células madre hematopoyéticas sanas de un donante elegible.
Sin embargo, no todos los pacientes de leucemia pueden tratarse de esta manera, dado que el número de trasplantes apropiados no es suficiente. Este problema puede ser resuelto por la reproducción de las células madre hematopoyéticas. Hasta ahora, esto ha sido imposible, debido a que estas células conservan sus propiedades de células madre solo en su ambiente natural, es decir, en su nicho de la médula ósea. Fuera de este nicho, se modifican sus propiedades. La reproducción de la célula madre, por lo tanto, requiere un entorno similar a ese nicho de la médula ósea.
El nicho de las células madre es un complejo entorno microscópico con propiedades muy específicas. Las áreas relevantes en el hueso son altamente porosas, similares a una esponja. Este entorno tridimensional no sólo acomoda las células óseas y a las células madre hematopoyéticas sino también a varios otros tipos de células, entre las que existe un intercambio de señales químicas basado en la secreción de las sustancias adecuadas. Además, el espacio entre las células tiene una matriz que asegura una cierta estabilidad y proporciona a las células puntos de anclaje. En el nicho de las células madre, las células también reciben nutrientes y oxígeno.
El equipo de Cornelia Lee-Thedieck reprodujo artificialmente las principales propiedades de la médula ósea en el laboratorio. Con la ayuda de polímeros sintéticos, los científicos crearon una estructura porosa que simula la estructura esponjosa del hueso en la zona de la médula, donde se forma la sangre.
Además, añadieron compuestos similares a los existentes en la matriz de la médula ósea para facilitar a las células puntos de anclaje.
Los científicos insertaron también otros tipos de células del nicho de la célula madre en la estructura, con el fin de asegurar el intercambio de sustancias.
Entonces, los investigadores introdujeron células madre hematopoyéticas aisladas de sangre de cordón umbilical, en esta médula ósea artificial, logrando su adaptación. La reproducción de las células tomó varios días. Con diversos métodos de análisis, los autores del estudio verificaron que las células efectivamente se reproducían en la médula ósea artificial. En comparación con los métodos de cultivo celular estándar, más cantidad de células madre conservaron sus características específicas en la médula ósea artificial.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Annamarija Raic, Lisa Rödling y Hubert Kalbacher.
febrero 3/2014 (NCYT)
Raic A, Rödling L, Kalbacher H, Lee-Thedieck C.Biomimetic macroporous PEG hydrogels as 3D scaffolds for the multiplication of human hematopoietic stem and progenitor cells.Biomaterials. 2014 Ene;35(3):929-40. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.10.038.
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