Discos vertebrales realizados con 'tejido vivo diseñado' para tratar el dolor de columna

Publicado 22/11/2018 7:27:33CET
Dolor de espalda, masaje
PIXABAY/ANNA3416

   MADRID, 22 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Discos vertebrales realizados mediante bioingeniería se han implantado con éxito y han proporcionado una función a largo plazo en el modelo animal más grande jamás evaluado para el reemplazo de discos creados a través de ingeniería tisular. Un nuevo estudio de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) proporciona evidencia traslacional convincente de que podrían usarse las células de los pacientes que sufren dolor de cuello y espalda para construir un nuevo disco espinal en el laboratorio y reemplazar uno deteriorado.

   El estudio en cabras, publicado en 'Science Translational Medicine', fue realizado por un equipo multidisciplinario en la Escuela de Medicina Perelman y las escuelas de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pennsylvania.

   Los tejidos blandos de la columna vertebral, los discos intervertebrales, son esenciales para los movimientos de la vida diaria, como girar la cabeza para atarse los zapatos. Sin embargo, en un momento dado, aproximadamente la mitad de la población adulta en Estados Unidos sufre dolor de espalda o cuello, por lo que el tratamiento y la atención suponen una carga económica importante para la sociedad: aproximadamente 195.000 millones de dólares al año.

   Aunque la degeneración del disco espinal a menudo se asocia con ese dolor, las causas subyacentes de la degeneración del disco se entienden menos. Los enfoques de hoy, como la cirugía de fusión espinal y los dispositivos de reemplazo mecánico, aportan alivio sintomático, pero no restauran la estructura, la función y el rango de movimiento del disco nativo y, a menudo, tienen una eficacia limitada a largo plazo. Por lo tanto, los autores de este trabajo señalan que hay una necesidad de nuevas terapias.

   La ingeniería de tejidos es una gran promesa: implica la combinación de células madre propias de pacientes o animales con andamios de biomaterial en el laboratorio para generar una estructura compuesta que luego se implanta en la columna vertebral para actuar como un disco de reemplazo. Durante los últimos 15 años, el equipo de investigación de Penn ha estado desarrollando un disco de reemplazo mediante ingeniería tisular, pasando de esfuerzos de ciencia básica in vitro a modelos de animales pequeños hasta llegar modelos de animales más grandes como precedentes a los ensayos con humanos.

DE LA COLA DE RATA A LA COLUMBA DE CABRA

   "Este es un paso importante: hacer crecer un disco tan grande en el laboratorio, introducirlo en el espacio del disco y luego comenzar a integrarlo con el tejido nativo circundante; es muy prometedor", subraya el coautor principal del artículo, Robert L. Mauck, profesor de Educación e Investigación en Cirugía Ortopédica en la Escuela de Medicina Perelman de Pensilvania e investigador científico en Salud en el Centro Médico Corporal Michael Crescenz VA (CMC VAMC, por sus siglas en inglés) en Filadelfia. "El estándar de cuidado actual no restaura realmente el disco, por lo que nuestra esperanza con este dispositivo diseñado es reemplazarlo de una manera biológica funcional y recuperar el rango completo de movimiento", añade.

   Los estudios anteriores del equipo demostraron con éxito la integración de sus discos, conocidos como estructuras de capas de ángulo tipo disco (DAPS, por sus siglas en inglés), en colas de rata durante cinco semanas. En una siguiente investigación, se amplió ese periodo de tiempo en el modelo de rata (hasta 20 semanas) y se usaron discos modificados genéticamente conocidos como DAPS modificados en la placa terminal, o eDAPS, para imitar la estructura del segmento espinal nativo. Añadir las placas terminales ayudó a retener la composición de la estructura diseñada y promover su integración en el tejido nativo.

   La resonancia magnética (RM), junto con análisis histológicos, mecánicos y bioquímicos, mostró que eDAPS restauró la estructura nativa del disco, la biología y la función mecánica en el modelo de rata. Aprovechando ese éxito, los investigadores implantaron el disco eDAPS en la columna cervical de las cabras. Eligieron la cabra porque sus dimensiones del disco espinal cervical son similares a las de los humanos y las cabras tienen el beneficio de poseer una estatura semi-vertical.

   Los científicos demostraron el reemplazo total exitoso del disco en la columna cervical de la cabra. Después de cuatro semanas, se mantuvo la distribución de la matriz o mejoró dentro del eDAPS a gran escala. Los resultados de la RM también sugieren que se mantuvo o mejoró la composición del disco a las ocho semanas, y que las propiedades mecánicas coincidieron o superaron a las del disco cervical nativo de la cabra.

   "Creo que es realmente emocionante que hayamos llegado tan lejos, desde la cola de rata hasta los implantes de tamaño humano", subraya el coautor principal y líder clínico del estudio, Harvey E. Smith, profesor asociado de Cirugía Ortopédica y Neurocirugía en la Escuela de Medicina Perelman y cirujano en el CMC VAMC. "Cuando observamos en la literatura el éxito de los dispositivos mecánicos, creo que hay una muy buena razón para ser optimistas de que podremos alcanzar ese mismo éxito, si no superarlo con los discos diseñados", añade.