Investigadores involucrados en proyecto temático financiado por la FAPESP utilizan la edición de genes a través de la técnica CRISPR para expresar la proteína morfogenética ósea. En imagen: reconstrucción microtomográfica 3D de la formación de tejido óseo en defectos creados en cráneo de ratas y tratados con células madre mesenquimales que no expresan (A) y expresan BMP-9 (B)
Julia Moióli. Imagen: Gileade Pereira Freitas. Traducción Programa INFOCIENCIA
Entre los tejidos del cuerpo humano con mayor capacidad de regeneración natural después de un trauma o intervención quirúrgica, los huesos requieren, en la mayoría de los casos, un simple cuidado para consolidar y volver a su función normal -un período de inmovilización a través del yeso-, por ejemplo. En los casos en que la extensión del defecto exceda de la capacidad de reparación, se requieren tratamientos adicionales. Es en este frente que trabajan los investigadores del Laboratorio de Investigación de Huesos, vinculado a la Facultad de Odontología de Ribeirao Preto, Universidad de Sao Paulo (Forp-USP), con el apoyo de la FAPESP.
Nuestro objetivo central es investigar las células madre como una herramienta en las terapias para promover la regeneración ósea en lugar de los injertos, que pueden generar problemas como dolor e inflamación, e incluso no integración con el hueso del paciente, es decir, el rechazo del injerto, dice Adalberto Luiz Rosa, profesor y jefe del Departamento de Cirugía y Traumatología Buco-Maxillofacial y Periodontia de Forp-USP.Adalberto Luiz Rosa
Sin embargo, al comenzar el trabajo en un modelo animal, con células madre mesenquimales, no observamos el relleno completo o la restauración del tejido óseo original y comenzamos a buscar alternativas, como la modificación de las células para hacerlas más eficaces.
Una de estas nuevas posibilidades es el uso de células madre modificadas genéticamente [con alteraciones del ADN] a través de la técnica de Repetidos Palindámicas Cortas Interespaciales (CRISPR) para expresar proteínas que actúan en formación ósea, incluyendo la proteína morfogenética ósea 9 (BMP-9). Al analizar estas células, los investigadores descubrieron que los defectos óseos creados en el cráneo de ratas y tratados con la inyección local de estas células exhibían una mayor formación y densidad mineral ósea, detectada por tomografía computarizada, que los defectos tratados con células que no expresaban BMP-9. Esta fue la primera vez que esto se confirmó en la comunidad científica.
Los mejores resultados se lograron, sin embargo, cuando el medio acondicionado, que contiene el secreto [conjunto de proteínas expresadas y secretadas en el espacio extracelular, en este caso] de estas células modificadas, fue inyectado localmente en defectos óseos creados en el cráneo de los ratones. En comparación con el secreto de las células que no expresaban BMP-9, el secreto de aquellos que expresaban un aumento de la reparación ósea, demostrado por el mayor volumen y superficie ósea evaluados por la microtomografía computarizada. Estos hallazgos allanan el camino para el desarrollo de nuevas terapias para el tratamiento de defectos óseos basados en las células y sus derivados.
A pesar que las células madre juegan un papel importante, aunque no estén muy bien iluminadas en el proceso de formación ósea, esta acción no es directa: nuestra hipótesis es que el más responsable de esto es el secreto, dice Rosa.
Próximos pasos
Algunos de los datos obtenidos por los investigadores fueron publicados en artículos de la revista Journal of Cellular Physiology and Gene Therapy, pero creen que aún queda un largo camino por recorrer.
“Además, se debe realizar una investigación para ofrecer subvenciones a los estudios clínicos, con los pacientes, para transformar el método en una terapia adicional para casos graves, en los que la consolidación de fracturas o la regeneración del defecto óseo no se obtiene a través de tratamientos convencionales” expresa Rosa.
“Para ello, es necesario refinar todo el proceso para lograr la regeneración ósea completa. Una de estas posibilidades sería el aislamiento de los componentes del secreto celular con mayor potencial osteogénico para ser utilizado en el tratamiento de los defectos óseos”.
También participan en el trabajo investigadores del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Vermont (Estados Unidos).
Al artículo “Efecto del secreto de las células madre mesenquimales sobreexpresando BMP-9 sobre la diferenciación de osteoblastos y la reparación ósea” se puede acceder en https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jcp.31115. Y el artículo “ Células madre mesesquimales sobreexpresando BMP-9 por CRISPR-Cas9 actual alto potencial osteo in vitro y potenciando la formación ósea in vivo” se puede leer en https:/www.nature.com/articles/s41434-021-00248-8.