Estudian la utilización de células madre en el tratamiento de lesiones en las rodillas

Científicos brasileños prueban en animales membranas elaboradas con células mesenquimales, que poseen la capacidad de diferenciarse en tejido cartilaginoso y promover la inmunorregulación local

Por Janaína Simões  |  Agência FAPESP – Las intervenciones quirúrgicas disponibles en el sistema de salud de Brasil para tratar las lesiones de rodilla son invasivas y complejas, y no siempre resuelven el problema. La alternativa reside en el uso de células madre para la producción de membranas que se implantan en esa articulación. En el país se llevan adelante investigaciones con la mira puesta en ese objetivo, que están a cargo de un grupo encabezado Tiago Lazzaretti Fernandes, cirujano ortopedista que trabaja en el grupo de Medicina del Deporte del Hospital de Clínicas dependiente de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (HC-FM-USP).

Los científicos ya han obtenido resultados positivos en pruebas preclínicas (con animales) utilizando membranas elaboradas con células madre mesenquimales, existentes en la médula ósea, en el tejido adiposo y en el revestimiento de las paredes articulares o sinovias. Al diferenciarse, estas células pueden formar tejido adiposo (grasa), óseo y cartilaginoso. “En más de 15 años de investigación ha habido rarísimas descripciones de formaciones tumorales, algo que se ha apuntado en estudios relacionados con ciertos tipos de células madre como un efecto adverso grave. Son bastante seguras y muy utilizadas”, destaca Lazzaretti Fernandes, coautor de un artículo de revisión sobre el tema publicado en Frontiers in Immunology.

En dicho estudio, los investigadores analizaron la eficacia de las membranas elaboradas partiendo de dos fuentes de células madre mesenquimales. Una de ellas es la membrana sinovial, una fina capa de tejido que reviste la parte interior de las articulaciones. Este tejido es el encargado de producir el líquido sinovial, cuyo papel consiste en concretar la lubricación y evitar así que las articulaciones sufran desgastes.

Otra fuente de células madre utilizada fue la pulpa dental, merced a una colaboración con Daniela Franco Bueno, del Instituto Sírio-Libanês de Ensino e Pesquisa. Franco Bueno estudia esta metodología para el tratamiento del labio leporino, una malformación que afecta al área de los labios y el paladar.

Según Lazzaretti Fernandes, el uso de las células madre mesenquimales es más ventajoso en comparación con otras. “Las células madre embrionarias traen aparejada una serie de conflictos éticos y religiosos que dificultarían la investigación”, dice. “Podríamos utilizar también las células madre pluripotentes inducidas, una técnica que permite producir células similares a las embrionarias partiendo de células adultas, pero las investigaciones indican un riesgo mayor de aparición de tumores y necesitamos más estudios para aclarar esto”, pondera.

En tanto, las células mesenquimales poseen la ventaja de diferenciarse en cartílago, precisamente el tejido que constituye el objeto de la investigación que apoya la FAPESP. Aparte de Franco Bueno, el grupo cuenta con la labor de Arnaldo José Hernandez, de la FM-USP.

Alternativas más efectivas

Tres técnicas quirúrgicas distintas aparecen entre las alternativas actualmente disponibles para tratar las lesiones de los cartílagos de las rodillas, las estructuras que recubren internamente los huesos en las articulaciones. Estos tejidos fibrocartilaginosos poseen un espesor de entre tres y cuatro milímetros, y su función consiste en disminuir la fricción y absorber el impacto. “Cuando se lesionan, en la mayoría de los casos les proponemos a los pacientes un trabajo de fortalecimiento muscular y fisioterapia para tratar el dolor y recuperar la función. Cuando no se logra una mejoría, puede volverse necesaria la cirugía”, comenta.

De acuerdo con Lazzaretti Fernandes, ninguna de las técnicas quirúrgicas que se aplican actualmente es totalmente eficaz. Al aplicar una de estas técnicas, el cirujano efectúa pequeños orificios en el área de la lesión provocando un sangrado local. La sangre se acumula en la zona operada y forma un fibrocartílago. “Es una reparación, y no se forma un nuevo cartílago sino una cicatriz, lo que le permitirá al paciente estar bien durante unos dos o tres años. Luego retornan el dolor y los síntomas”, afirma. La segunda opción quirúrgica consiste en extraer un pequeño fragmento del hueso y del cartílago de un área de la rodilla no sujeta a carga e injertarlo en el área de la lesión.

Cuando el defecto que ha de repararse es mayor que el trozo de cartílago que podría injertarse, los cirujanos recurren a una técnica más compleja: en trasplante de tejido. “Extraemos el material de donantes con muerte encefálica, tal como se hace con otros órganos”, comenta.

La terapia celular

Una alternativa es el implante autólogo de condrocitos, una terapia celular mediante la cual se aplican células de cartílago extraídas del propio paciente. Esta técnica, disponible en Europa y en Estados Unidos, pero no en Brasil, comienza con una artroscopía, un procedimiento destinado a extraer cartílago sano de la rodilla en un área no sujeta a carga. “A esas células se las aísla en laboratorio, se las multiplica y se las introduce en una membrana. Al cabo de 30 días, dicha membrana con las células es transportada al centro quirúrgico, donde se la recortará para dejarla con el tamaño del defecto del cartílago y se la pegará en el lugar de la lesión, en la rodilla del paciente”, describe.

En la investigación que coordina Lazzaretti Fernandes, se utiliza una técnica similar a la del implante autólogo de condrocitos: se evalúa el empleo de células madre mesenquimales presentes en la membrana sinovial o en la pulpa de dientes de leche que son capaces de producir su propia matriz extracelular o su membrana.

Los investigadores evaluaron inicialmente los procesos de recolección, aislamiento y crecimiento de las células extraídas de la membrana sinovial de la rodilla, en el marco de un trabajo que resultó en un artículo publicado en Tissue Engineering. La investigación tuvo lugar en el Hospital Sírio Libanês, que cuenta con todas las certificaciones que exige la regulación científica y médica para el procesamiento de tejidos destinados a uso en humanos.

Uno de los beneficios de la producción de membranas con las células madre mesenquimales reside en que esta técnica puede utilizarse para tratar lesiones mayores. Tampoco requiere del empleo de bancos de tejidos ni de la búsqueda de donantes, pues las células se extraen del propio paciente. Con todo, el objetivo no es regenerar el tejido o formar un tejido igual al existente antes de la lesión. “Apuntamos a repararlo, es decir, a recuperar su función, de manera tal de devolverle al paciente los movimientos y librarlo del dolor”, aclara.

En otra vertiente de la investigación, se evaluó el uso de células mensequimales extraídas de la pulpa de dientes de leche. Todo el proceso de producción de la membrana con base en estas células es análogo al que se aplica con las células extraídas de la membrana sinovial. El odontólogo extrae el diente de leche que está por salirse, lo envía al laboratorio y allí se lo almacena en nitrógeno líquido para formar un banco de células. La diferencia radica en la cantidad de células extraídas de la pulpa y en el crecimiento de las células en el laboratorio para generar la matriz extracelular que se implantará en la rodilla. El grupo de investigadores efectuó una importante revisión sobre el tema a los efectos de entender las posibilidades de uso de las células extraídas de la pulpa dental en el tratamiento del cartílago, que también salió publicada en el periódico Tissue Engineering.

Las pruebas preclínicas

Tras estos estudios, los científicos iniciaron las pruebas en animales de gran porte para evaluar si los implantes podrían reparar lesiones. En esta etapa se utilizaron 14 minicerdos, tal como se describe en Stem Cell Reviews and Reports. “La rodilla de ese animal es muy parecida a la humana desde el punto de vista anatómico y fisiológico”, dice. La terapia con células mesenquimales extraídas de la pulpa dental se les aplicó a siete minicerdos. Los restantes fueron sometidos a la terapia con células madre extraídas de la membrana sinovial.

En el experimento, los investigadores efectuaron una lesión de seis milímetros de diámetro en el cartílago de las patas traseras de los animales. En una de ellas se aplicó el tratamiento con el implante de tejido, no así en la otra. “Efectuamos una comparación estadística pareada: todo lo que sucedió del lado derecho, ocurrió del lado izquierdo. La carga que las rodillas de ambas patas sufrieron fue la misma en cada animal, y estos no quedaron sujetos a restricciones de carga ni de movimientos.”

Los análisis se pusieron en marcha seis meses después de la cirugía de implante del tejido procesado, un plazo suficiente como para que el cartílago se recuperase. Los artículos científicos que aportarán los detalles de esta investigación aún se encuentran en proceso de publicación, pero los resultados muestran que el uso de esta membrana permitió una mejor recuperación de la lesión en ambos tratamientos. También indican que es mejor trabajar con la membrana sinovial como fuente de las células madre que utilizar las células de la pulpa dental en el tratamiento del cartílago. Una vez publicados los resultados, el próximo paso consistirá en realizar los ensayos en humanos, con pacientes que padecen lesiones. El proceso de obtención de las autorizaciones necesarias para llevar a cabo la investigación con personas se encuentra en curso.

Puede leerse el artículo intitulado Macrophage: A Potential Target on Cartilage Regeneration, de Tiago Lazzaretti Fernandes, Andreas H. Gomoll, Christian Lattermann, Arnaldo José Hernandez, Daniela Franco Bueno y Mariane Tami Amano en la revista Frontiers in Immunology, en el siguiente enlace: www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2020.00111/full.