Células madre pluripotentes inducidas: generación, caracterización y aplicaciones en el estudio y tratamiento de la artrosis

Abstract

[Resumen] La artrosis es la patología articular de mayor prevalencia y una causa importante del deterioro de la calidad de vida. Sin embargo, no existen tratamientos efectivos ni fármacos que promuevan la reparación de lesiones en el cartílago articular. El descubrimiento de las células madre pluripotentes inducidas o iPSCs ha proporcionado una fuente celular con gran potencial en Biomedicina ya que sus propiedades las convierten en una herramienta prometedora para el modelado de enfermedades y aplicaciones de medicina regenerativa e ingeniería tisular. Los objetivos de este trabajo fueron, en primer lugar, generar y caracterizar iPSCs a partir de fibroblastos de pacientes con artrosis de manos, con el fin de establecer modelos celulares de la enfermedad. En segundo lugar, dentro de un enfoque de la ingeniería tisular, se buscó profundizar en la diferenciación condrogénica de las iPSCs con el fin de generar in vitro un tejido similar al cartílago articular utilizando técnicas de impresión 3D. Los resultados obtenidos mostraron la generación exitosa de dos líneas de iPSCs de pacientes con artrosis y una línea de donante sana, que presentaron distinta capacidad de diferenciación hacia el linaje condrogénico y, por ello, podrían ser utilizadas como herramienta para profundizar en el conocimiento de las bases celulares y moleculares que conducen al desarrollo de artrosis. Se demostró además que las células iPSCs pueden someterse a impresión 3D y diferenciarse condrogénicamente para generar un tejido similar al cartílago articular.

[Resumo] A artrose é a patoloxía articular de maior prevalencia e unha causa importante do deterioro da calidade de vida. Con todo, non existen tratamentos efectivos nin fármacos que promovan a reparación de lesións na cartilaxe articular. O descubrimento das células nai pluripotentes inducidas ou iPSCs proporcionou unha fonte celular con gran potencial en Biomedicina xa que as súas propiedades convértenas nunha ferramenta prometedora para o modelado de enfermidades e aplicacións de medicina rexenerativa e enxeñería tisular. Os obxectivos deste traballo foron, en primeiro lugar, xerar e caracterizar iPSCs a partir de fibroblastos de pacientes con artrose de mans, co fin de establecer modelos celulares da enfermidade. En segundo lugar, dentro dun enfoque da enxeñería tisular, buscouse profundizar na diferenciación condroxénica das iPSCs co fin de xerar in vitro un tecido similar á cartilaxe articular utilizando técnicas de impresión 3D. Os resultados obtidos mostraron a xeración exitosa de dúas liñas de iPSCs de pacientes artrósicos e unha liña de doante san, as cales presentaron distinta capacidade de diferenciación cara á liñaxe condroxénica e, por iso, poderían ser utilizadas como ferramenta para profundizar no coñecemento das bases celulares e moleculares que conducen ao desenvolvemento de artrose. Demostrouse ademais que as células iPSCs poden someterse a impresión 3D e diferenciarse condroxénicamente para xerar un tecido similar á cartilaxe articular.

[Abstract] Osteoarthritis is the most prevalent joint disease and the main cause of quality life deterioration. However, there are no effective drugs or treatments promoting the restoration of articular cartilage injuries. The discovery of induced pluripotent stem cells or iPSCs has enabled researches with a promising cell source for developing biomedical studies. Due to its intrinsic properties, iPSCs represent an invaluable tool for disease modelling, regenerative medicine and tissue engineering applications. The aim of this research has been, firstly, to generate and characterize iPSCs obtained from patients with hand osteoarthritis, in order to establish cellular models of the disease. Secondly, more focused on tissue engineering approaches, we sought to deeply study iPSCs chondrogenic differentiation aiming to generate cartilage-like tissue in vitro by using 3D printing techniques. Results obtained shown the successful generation of two iPSC-lines from patients with osteoarthritis and one iPSC-line from a healthy donor. These cell lines presented different chondrogenic capacities and therefore, they could be used as a tool to improve our knowledge regarding the molecular and cellular mechanisms causing osteoarthritis development. Moreover, we shown that iPSCs are able to chondrogenically differentiate after 3D bioprinting to generate cartilage-like tissue in vitro.