Cada vez que nos movemos, hay un elemento del cuerpo humano crucial para garantizar un movimiento fluido y sin dolor: el cartílago. Este tejido da forma a partes del cuerpo, como las orejas y la nariz, pero también está presente en los extremos de los huesos. Su función principal es actuar como un componente flexible que reduce la fricción, permitiendo el movimiento entre las articulaciones.
Aunque es esencial, también es un elemento delicado. En los últimos años, se han realizado investigaciones sobre cómo crear cartílago mediante impresión 3D, cultivarlo a partir de células madre o repararlo utilizando inyecciones de hidrogel.
En este campo, científicos de la Universidad de Northwestern han desarrollado un material bioactivo innovador capaz de regenerar cartílago de alta calidad en las articulaciones de la rodilla. Este avance, que ha mostrado resultados prometedores, podría prevenir cirugías y tratar enfermedades degenerativas.
Los trabajos previos
Antes de abordar este desarrollo, es importante conocer un antecedente. En 2021, investigadores de la misma universidad crearon una terapia inyectable que reparaba tejidos y revertía la parálisis tras lesiones graves en la médula espinal, utilizando un concepto conocido como "moléculas danzantes".
Estas moléculas consistían en nanofibras sintéticas formadas por cientos de miles de moléculas con información celular. Gracias a su estructura química, estaban en constante movimiento, lo que permitía que se conectaran de manera eficaz con los receptores celulares, que también se encuentran en movimiento continuo.
Cuando las nanofibras lograban unirse a los receptores, podían imitar la matriz extracelular del tejido, lo que permitió resultados esperanzadores tanto en la regeneración de cartílago como en la reparación de tejido óseo.
El avance en el tratamiento
Aunque el tratamiento de moléculas danzantes fue un avance significativo, los investigadores de Northwestern han demostrado la capacidad de regenerar cartílago de alta calidad con este nuevo material bioactivo. Este material, que tiene una consistencia gomosa, está compuesto por una red molecular que imita el entorno natural del cartílago en el cuerpo.
El material incluye dos componentes principales. Por un lado, un péptido bioactivo que se une a una proteína esencial para el crecimiento y mantenimiento del cartílago, conocida como TGFβ-1. Por otro lado, incorpora ácido hialurónico modificado, un polisacárido presente en el cartílago y el líquido sinovial que lubrica las articulaciones.
La unión del ácido hialurónico modificado y el péptido impulsa la autoorganización de las fibras a escala nanométrica, replicando la arquitectura natural del cartílago. Esto estimula las células del cuerpo para regenerar tejido cartilaginoso, gracias a señales bioactivas emitidas por las fibras nanométricas.
Durante los experimentos, los investigadores inyectaron este material en articulaciones dañadas de ovejas, animales que tienen un cartílago similar al humano, tanto en resistencia como en dificultad para regenerarse.
Después de seis meses, se observaron evidencias de una reparación significativa del cartílago, acompañada del crecimiento de biopolímeros naturales como el colágeno tipo II y los proteoglicanos. Además, se descubrió que, en animales más pequeños, la regeneración del cartílago ocurría con mayor rapidez.
Las ventajas del procedimiento
Según los investigadores, no solo se formó cartílago nuevo para rellenar las áreas afectadas, sino que el tejido regenerado era consistentemente de mayor calidad que el cartílago de control. Samuel I. Stupp, líder del estudio y también responsable del desarrollo de las moléculas danzantes, destacó que este avance tiene el potencial de sustituir la actual cirugía de microfractura.
En esta cirugía, se generan microfracturas en los huesos para inducir el crecimiento de nuevo cartílago. Sin embargo, el resultado es fibrocartílago, como el que forma las orejas o la nariz, que es más duro y fibroso. En contraste, el nuevo biomaterial genera cartílago hialino, similar al que se encuentra entre los huesos.
El objetivo de los investigadores es que este material pueda emplearse para prevenir cirugías de reemplazo de rodilla, tratar enfermedades degenerativas como la osteoartritis y reparar el cartílago tras lesiones deportivas, al producir un cartílago elástico y suave para las articulaciones.
A largo plazo, también buscan regenerar cartílago de forma menos invasiva, sin necesidad de reemplazar la articulación. Los próximos pasos del equipo de Northwestern incluyen continuar con ensayos en animales grandes, cuyas estructuras sean similares a las humanas, para evaluar cómo responde el tejido regenerado con el tiempo y, eventualmente, determinar si el tratamiento es viable en seres humanos.
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