El dolor de espalda y cuello a menudo es el resultado del daño progresivo de los discos que separan las vértebras de la columna vertebral. Gracias a la nueva investigación multidisciplinaria, es posible que pronto tengamos una mejor solución a este problema: discos de bioingeniería desarrollados a partir de las propias células de una persona.
apuntando a discos espinales

¿Podrán los investigadores crear nuevos discos espinales a partir de células madre?
¿Podrán los investigadores crear nuevos discos espinales a partir de células madre?

La degeneración del disco intervertebral es un problema común que afecta a un gran segmento de la población.

Por lo general, los discos intervertebrales sanos funcionan al absorber la tensión colocada en la columna cuando nos movemos y ajustamos nuestra postura de manera similar a la suspensión de un automóvil.

Si esos discos se desgastan, puede causar dolor en varias áreas de la espalda o el cuello de una persona.

Hasta ahora, los tratamientos para la degeneración del disco intervertebral incluyen la cirugía de fusión espinal y la sustitución de los discos dañados por otros artificiales.

Sin embargo, estos enfoques brindan beneficios limitados porque no pueden restaurar la función completa de los discos intervertebrales que reemplazan.

Ahora, un equipo de investigación multidisciplinario de la Facultad de Medicina, la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Perelman de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Medicina Veterinaria está tratando de resolver este problema desarrollando discos intervertebrales de ingeniería biológica hechos de las células madre de cada individuo.

Las células madre son células indiferenciadas que tienen el potencial de “transformarse” en cualquier célula especializada. Es por eso que se han convertido en el foco de múltiples estudios de investigación médica, incluido el actual.

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Los investigadores de la Universidad de Pensilvania han estado trabajando durante los últimos 15 años en modelos de disco de bioingeniería, primero en estudios de laboratorio, luego en estudios con animales pequeños y, más recientemente, en estudios con animales grandes.

“Este es un paso importante: hacer crecer un disco tan grande en el laboratorio, introducirlo en el espacio del disco y luego tenerlo para comenzar a integrarse con el tejido nativo circundante. Eso es muy prometedor”, dice el profesor Robert L. Mauck, co-autor principal del estudio actual.

“El estándar de atención actual no restaura realmente el disco, por lo que nuestra esperanza con este dispositivo diseñado es reemplazarlo de una manera biológica y funcional y recuperar el rango completo de movimiento”, agrega.

Estudios exitosos en animales hasta ahora

Anteriormente, los investigadores probaron los nuevos discos, llamados “estructuras de capas de ángulo tipo disco” (DAPS), en colas de rata durante 5 semanas.

En el nuevo estudio, cuyos resultados aparecen en la revista Science Translational Medicine, el equipo desarrolló los discos diseñados aún más. Luego probaron el nuevo modelo, llamado “DAPS modificado con placa de extremo” (eDAPS), en ratas nuevamente, pero esta vez hasta por 20 semanas.

La nueva estructura del disco de bioingeniería le permite conservar mejor su forma e integrarse más fácilmente con el tejido circundante.

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Después de varias pruebas (exploraciones de MRI y varios análisis en profundidad de tejidos y mecánicos), los investigadores encontraron que, en el modelo de rata, el eDAPS restauró efectivamente la estructura y función del disco original.

Este éxito inicial motivó al equipo de investigación a estudiar eDAPS en cabras, e implantaron el dispositivo en las espinas cervicales de algunos de los animales. Los científicos optaron por trabajar con cabras porque, como explican, los discos espinales cervicales de las cabras tienen dimensiones similares a las de los humanos.

Además, las cabras tienen una estatura semi-vertical, lo que permite a los investigadores acercar su estudio un paso más a los ensayos en humanos.

‘Una muy buena razón para ser optimista’

Las pruebas de los investigadores en cabras también tuvieron éxito. Notaron que el eDAPS se integraba bien con el tejido circundante y que la función mecánica de los discos coincidía, si no superaba, con la de los discos cervicales originales de las cabras.

“Creo que es realmente emocionante que hayamos llegado tan lejos, desde la cola de rata hasta los implantes de tamaño humano”, dice el Dr. Harvey E. Smith, coautor del estudio.

” Cuando observamos el éxito en la literatura de los dispositivos mecánicos, creo que hay una muy buena razón para ser optimistas de que podríamos alcanzar ese mismo éxito, si no superarlo con los discos diseñados”.

Dr. Harvey E. Smith

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Los investigadores dicen que el próximo paso incluirá la realización de ensayos adicionales y más extensos en cabras, lo que permitirá a los científicos comprender mejor cómo funciona el eDAPS.

Además, el equipo de investigación planea probar el eDAPS en modelos de degeneración del disco intervertebral humano, por lo que se espera que esté un paso más cerca de los ensayos clínicos.

“Existe una gran cantidad de posibilidades de implantar un dispositivo biológico hecho de sus propias células”, señala el Dr. Smith, quien agrega que “el uso de un dispositivo de reemplazo de preservación de movimiento con ingeniería tisular en artroplastia de esta naturaleza no es algo que nosotros consideremos. Aún no lo han hecho en ortopedia “.

“Creo que sería un cambio de paradigma en la forma en que realmente tratamos estas enfermedades de la columna vertebral y en cómo abordamos la reconstrucción de las articulaciones evitando el movimiento”, continúa.


Referencias
  1. Prevalencia y distribución de la degeneración del disco intervertebral en toda la columna vertebral en una cohorte poblacional: el estudio de la columna vertebral de Wakayama https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1063458413010029
  2. Enfermedad del disco intervertebral https://ghr.nlm.nih.gov/condition/intervertebral-disc-disease
  3. Función mecánica a largo plazo e integración de un disco intervertebral de ingeniería tisular implantado http://stm.sciencemag.org/content/10/468/eaau0670

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