El desarrollo de hueso nuevo puede ser un proceso de varios pasos: primero, las células madre se diferencian en células de cartílago. Luego, las células de cartílago se convierten en células óseas. Pero eso no es todo: las células deben experimentar algunas tensiones mecánicas durante la transformación para transformarseeficientemente de células madre a células óseas.
Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago, en colaboración con colegas de la Universidad de Pensilvania y la Universidad Case Western, han estado trabajando en un sistema único que entrega células madre a sitios de defectos óseos y utiliza fijadores flexibles: clavijas y varillasque se usan para mantener los huesos juntos, para proporcionar cantidades ajustables de estrés mecánico.
Ahora, estos investigadores, dirigidos por Eben Alsberg, profesor de bioingeniería y ortopedia de Richard and Loan Hill en la Facultad de Ingeniería de la UIC, y Joel Boerckel, profesor asistente de cirugía ortopédica en la Universidad de Pensilvania, han encontrado una manerapara proporcionar la liberación programada de dos factores de crecimiento que imitan el proceso de formación ósea que ocurre durante el desarrollo del hueso embrionario en un modelo de rata
Juntos, las células madre, los fijadores flexibles y la liberación programada de factores de crecimiento podrían algún día ayudar a sanar defectos óseos grandes o roturas en las personas. Sus resultados se publican en la revista Avances científicos .
"Lo que estamos haciendo, en efecto, es entregar los factores de crecimiento correctos en el momento adecuado para alentar el desarrollo del hueso a partir de las células madre de la misma manera que ocurre durante la curación y el desarrollo natural del hueso", dijo Alsberg, quien esun autor correspondiente en el papel junto con Boerckel.
En trabajos anteriores, el grupo de Alsberg en la UIC y sus colegas de la Universidad de Pensilvania desarrollaron los fijadores flexibles y los "condensados" de células madre, que son masas de células madre conectadas entre sí para que puedan moverse como láminas o tapones.los condensados permiten que las células madre se coloquen en áreas específicas del cuerpo, como dentro de huecos o defectos óseos sin el riesgo de flotar, como suele ser el caso cuando las células madre se envían a sitios en el cuerpo a través de una inyección de célulasque contienen líquidos. Cuando se usan juntos, los condensados y los fijadores flexibles permitieron una mejor curación de los defectos óseos en un modelo de rata.
En la investigación actual, Alsberg y sus colegas agregaron otra capa a su sistema: incorporaron múltiples factores de crecimiento en los condensados, uno que ayuda a transformar las células madre en células de cartílago llamado factor de crecimiento transformante beta1 de TGF-beta1, y otro que promueveLa transición de este cartílago al hueso llamada proteína morfogénica ósea 2 o BMP-2.
En ratas con huecos óseos en sus fémures, la aplicación del sistema de Alsberg, incluidos los factores de crecimiento, ayuda a estimular el crecimiento de hueso nuevo con una función mejorada a las 12 semanas en comparación con las ratas donde no se incluyeron factores de crecimiento o solo un solo crecimientofactor fue incluido en el condensador / sistema de fijación flexible.
"La formación ósea lograda fue comparable a la que ocurre cuando BMP-2 se empapa en una esponja de colágeno y se aplica a las fracturas óseas, que actualmente es un producto de ingeniería de tejidos aprobado por la FDA para la fusión espinal", dijo Alsberg. "El colágenoel producto puede dar lugar a la formación de hueso donde no se desea, pero en nuestro sistema, el hueso solo se formó en las áreas donde colocamos los condensados con factor de crecimiento ".
El financiamiento para este trabajo fue proporcionado por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial de los Institutos Nacionales de Salud F32DE024712, el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel R01AR066193, R01AR063194, R01AR069564, Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y Sangre T32HL134622, y el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería R01EB023907, el Programa de Comercialización de Investigación Biomédica de Ohio con el número de premio TECG20150782, la Fundación Naughton y el Instituto de Ciencias Clínicas y Traslacionales de Indiana, Número de beca UL1TR001108 de los Institutos Nacionales de Salud.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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