Nuevo método de ingeniería de tejido óseo podría abrir puertas para investigaciones y descubrimiento en enfermedad ósea y medicina.
Tejido oseo es una composición complexa y metabólicamente células activas en una estructura de minerales fuertemente calcificada, colágeno (una proteína), proteínas no colagenosas y cristalitos. En el pasado, los intentos de replicar el tejido óseo humano no han tenido éxito en reproducir con precisión la estructura mineralizada, las poblaciones celulares y el funcionamiento del tejido óseo. Sin embargo, los científicos en los Estados Unidos han logrado recientemente el modelo óseo más preciso hasta la fecha utilizando ingeniería de tejido óseo. Sus métodos se describen en Nature Communications.
El material diseñado es una estructura tridimensional que contiene células óseas, células nerviosas y células endoteliales, que se forman en vasos sanguíneos funcionales. Los científicos comenzaron con una mezcla de células madre y colágeno. Las proteínas de colágeno luego forman una estructura de gel que contiene las células madre incrustadas en su interior. Luego, los científicos vertieron calcio y fosfato disueltos (minerales óseos esenciales) y una proteína llamada osteopontina, para evitar que la cristalización ocurra demasiado rápido y minimizar la toxicidad de los minerales en las células, en su mezcla.
A medida que la mezcla se difunde a través de las vías en la estructura del gel de colágeno, los minerales disueltos de calcio y fosfato forman capas de cristales. Las células madre luego maduran en células óseas funcionales. Después de unos días, las células en crecimiento pueden desarrollar conexiones y comunicarse con otras células cercanas. Este método de ingeniería del tejido óseo crea el entorno adecuado que puede indicar a las células madre que maduren en células óseas. Luego se agregaron células nerviosas para formar redes conectadas y se agregaron células endoteliales para formar redes de vasos abiertos.
Su método de ingeniería de tejido óseo implica el mismo proceso biofísico que la formación de hueso humano. Como resultado, los científicos pudieron reproducir la arquitectura y el funcionamiento del hueso humano. Su material óseo diseñado fue probado como un reemplazo para el hueso lesionado en modelos de ratones con resultados positivos y ahora están estudiando diseñar una versión con células de médula para estudiar cánceres de sangre, como la leucemia.
Hasta la fecha, este método de ingeniería de tejido óseo ha sido el más exitoso en replicar con precisión el tejido óseo natural. La ingeniería del tejido óseo tendrá implicaciones para la futura exploración y comprensión de los procesos de la enfermedad y las lesiones que afectan el hueso. Además, este modelo óseo se puede utilizar para facilitar nuevos descubrimientos de fármacos y medicina regenerativa.
Escrito de: Maggie Leung, PharmD
Traducido de: Danielle Dinally (DD)
Cita de Referencia:
Thrivikraman, G., Athirasala, A., Gordon, R., Zhang, L., Bergan, R., Keene, D. R., . . . Bertassoni, L. E. (2019). Rapid fabrication of vascularized and innervated cell-laden bone models with biomimetic intrafibrillar collagen mineralization. Nature Communications,10(1). doi:10.1038/s41467-019-11455-8
‘Bone in a dish’ opens new window on cancer initiation, metastasis, bone healing. (2019, August 6). Retrieved from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/ohs-ia080219.php
