Ingeniería Tisular del hueso y el cartílago empleando células mesenquimales estromales y biomateriales

Abstract

[Resumo]A artrose (OA) é a patoloxía reumática máis prevalente e, na actualidade, non existe un tratamento efectivo. Unha das causas deste trastorno é o desenvolvemento secundario tras unha lesión na cartilaxe hialina articular ou no óso subcondral. A Enxeñería Tisular (IT) osteocondral, utilizando células e soportes, xurdiu como unha terapia prometedora. O obxectivo deste estudo foi determinar o potencial de reparación das células mesenquimais estromais (CMEs), en combinación con diferentes tipos de soportes, para o seu uso na IT osteocondral. En primeiro lugar, illáronse e caracterizáronse CMEs, obtidas de medula ósea humana e ovina, e de células similares a CMEs (CSMEs), diferenciadas a partir de células pluripotentes inducidas (iPS). En segundo lugar, estudouse a capacidade de diferenciación condroxénica das CMEs humanas, cultivadas en diferentes soportes de coláxeno (Col). Tamén, testouse a capacidade de diferenciación osteoxénica das CMEs ovinas, cultivadas sobre soportes de Col I e β fosfato tricálcico (β-FTC). Por último, analizouse a capacidade de reparación das CMEs, cultivadas en soportes de Col, nun modelo de lesión de cartilaxe in vitro. Os resultados confirman a identidade das CMEs e a súa capacidade de formar neotecidos condroxénicos e osteoxénicos sobre biomateriais de Col. A presenza de proteoglicans (PGs) na composición dos soportes mellora o fenotipo condroxénico do tecido cartilaxinoso neoformado e a reparación de lesións na cartilaxe hialina, nun modelo in vitro. O uso dos constructos, formados polas CMEs e biomateriais de Col, resulta prometedor para a reparación de lesións osteocondrais.

[Resumen]La artrosis (OA) es la patología reumática más prevalente y, actualmente, no existe un tratamiento efectivo. Una de las causas de la enfermedad es su desarrollo secundario tras una lesión en el cartílago hialino articular o en el hueso subcondral. La Ingeniería Tisular (IT) osteocondral, utilizando células y soportes, ha surgido como una terapia prometedora. El objetivo de este estudio fue determinar el potencial de reparación de las células mesenquimales estromales (CMEs), en combinación con diferentes tipos de soportes, para su uso en la IT osteocondral. En primer lugar, se aislaron y caracterizaron CMEs, obtenidas de médula ósea humana y ovina, y de células similares a CMEs (CSMEs), diferenciadas a partir de células pluripotentes inducidas (iPS). En segundo lugar, se estudió la capacidad de diferenciación condrogénica de las CMEs humanas, cultivadas en diferentes soportes de colágeno (Col). También, se testó la capacidad de diferenciación osteogénica de las CMEs ovinas, cultivadas sobre soportes de Col I y β fosfato tricálcico (β-FTC). Por último, se analizó la capacidad de reparación de las CMEs, cultivadas en soportes de Col, en un modelo de lesión de cartílago in vitro. Los resultados confirman la identidad de las CMEs y su capacidad de formar neotejidos condrogénicos y osteogénicos sobre biomateriales de Col. La presencia de proteoglicanos (PGs) en la composición de los soportes mejora el fenotipo del tejido cartilaginoso neoformado y la reparación de lesiones en el cartílago hialino, en un modelo in vitro. El uso de los constructos, formados por las CMEs y biomateriales de Col, resulta prometedor para la reparación de lesiones osteocondrales.

[Abstract]Osteoarthritis (OA) is the most prevalent rheumatic disorder and currently, there is no effective treatment to treat it. Lesions in the articular hyaline cartilage or in the subchondral bone may lead secondarily to OA. Osteochondral Tissue Engineering (IT) using cells and scaffolds has emerged as a promising therapy. The aim of this study was to determine the repair potential of mesenchymal stromal cells (CMEs) combined with different types of scaffolds, and their usefulness in osteochondral IT. First, CMEs from human and ovine bone marrow and, from induced plutipotent stem cells (iPS) were isolated and characterized. Secondly, chondrogenic differentiation capacity of human CMEs on collagen (Col) scaffolds was studied. Also, osteogenic differentiation capacity of ovine CMEs on Col I and β tricalcium phosphate (β-FTC) was tested. Finally, the repair capacity of CMEs cultured on Col scaffolds in an in vitro cartilage lesion model was assessed. Results confirmed the CMEs identity and their capacity to form chondrogenic and osteogenic neotissues, when cultured on Col scaffolds. The addition of proteoglycans (PGs) to the scaffold composition improves the phenotype of neoformed cartilaginous tissue and the repair capacity in the in vitro hyaline cartilage lesion model. The use of CMEs and Col scaffolds for engineered tissue constructs is a promising approach for osteochondral lesions repair.