Diferenciación osteogénica de células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo mediante un mecanismo de nanovibración

Abstract

[ES]El daño óseo causado por traumatismos, infecciones, tumores o incluso por envejecimiento, hacen que el hueso sea uno de los tejidos más trasplantado globalmente. Hasta la fecha el método más eficaz, desde un punto de vista clínico, para el trasplante óseo es el tejido autólogo gracias a sus propiedades osteoinductoras, osteoconductoras y osteogénicas. Sin embargo, complicaciones en el sitio de extracción y su suministro limitado, hacen que se necesiten estudiar nuevas vías para la obtención de tejido óseo. En este punto, cobra especial interés la ingeniería tisular aplicada a hueso, gracias a la combinación de células madre con biomateriales con capacidad osteoinductora podrían igualar el rendimiento de los injertos autólogos. El desarrollo óseo está sujeto al control de una amplia variedad de factores in vivo. Entre ellos destacan los estímulos mecánicos, claves en la inducción de la osteogénesis en células madre mesenquimales derivadas de tejidos adiposo (ASC). En este trabajo se ha buscado inducir el proceso de diferenciación osteogénica en ASCs mediante un mecanismo de nanovibración generado por un biorreactor. Con el objetivo de implantar un protocolo sencillo, reproducible y escalable bajo los estándares de calidad NCF (Normas de Correcta Fabricación) para la producción de tejido óseo sin necesidad de inducción química. Los resultados obtenidos mediante el análisis de marcadores tempranos como, la actividad fosfatasa alcalina y la expresión génica de osteonectina (SPARC) y sialoproteína ósea (IBSP) reflejan una pre-diferenciación de las ASCs nanovibradas a linajes osteogénicos, respecto a los controles. Estos resultados preliminares podrían ser la base para obtener avances prometedores en el mundo de la terapia celular aplicada a hueso.

[EU]Traumatismoek, infekzioek, tumoreek edo zahartzeak eragindako hezur-kaltearen ondorioz, hezurra da munduan gehien transplantatu izan den ehunetariko bat. Orain arte, ehun autologoa izan da hezur-transplantea egiteko modurik eraginkorrena, ikuspuntu klinikoa kontutan hartuta. Hala ere, erauzketa-gunean gerta litezkeen zailtasunen eta beren hornidura mugatuaren ondorioz, hezur ehun alogenikoa lortzeko bide berriak aztertzea beharrezkoa da. Ehunen ingenieritzak gero eta abantail handiagoak eskaintzen ditu hezurren birsorkuntzaren behar honetan. Jatorri alogenikoa duten zelula ama eta gaitasun osteoinduktoredun biomaterialak konbinatzen duten tratamenduak, injertu autologoen errendimendua berdintzea lortzen ari dira. Hezurraren garapena hainbat in vivo faktoreren kontrolean oinarritzen da. Horien artean, azpimarragarriak dira zelula ama mesenkimaletan (ASC) estimulu mekanikoek eragindako osteogenesi prozesuak. Lan honetan, bioerreaktore batek sortutako nanobibrazio-mekanismo baten bidez, ASCen desberdintze osteogenikoaren prozesua bultzatu nahi izan da; indukzio kimikorik gabe. Erraza, errepikagarria eta fabrikazio praktika onen kaliatate-estandarrenpean eskalagarria den protokoloa ezartzeko helburuarekin. Markatzaile goiztiarren analisiaren bidez lortutako emaitzek, hala nola II fosfatasa alkalinoaren aktibitateak eta osteonektinaren (SPARC) eta hezursialoproteinaren (IBSP) adierazpen genikoak erakusten dute ASC nanobibratuen predesberdinketa osteogenikoa, kontrolekin alderatuz. Atariko emaitza horiek oinarria izan litezke hezurrari aplikatutako zelula-terapiaren munduan aurrerapen oparoak lortzeko.

[EN]Bone damage caused by trauma, infection, tumors or even aging, make bone one of the most transplanted tissues globally. To date, from a clinical point of view, the most effective method for bone transplantation is the use of autologous grafts due to their osteoinductive, osteoconductive and osteogenic properties. However, donor site morbidity and limited bone supply make it necessary to study new ways to obtain bone tissue. At this point, bone tissue engineering is of special interest, as the combination of stem cells with osteoinductive biomaterials resembles the performance of autologous grafts. Bone development is controlled by a wide variety of factors in vivo. Among them, mechanical stimuli stand out, key in the induction of osteogenesis in adipose derived stem cells (ASC). In this work we have sought to induce the osteogenic differentiation process in ASC through a nanovibration mechanism generated by a bioreactor. The final aim is to implement a simple, reproducible and scalable protocol under GMP (Good Manufacturing Practices) quality standards to develop a Cell Therapy Product without any chemical induction. The results obtained through the analysis of early markers such as, alkaline phosphatase activity and gene expression of osteonectin (SPARC) and bone sialoprotein (IBSP), demonstrate pre-differentiation of nanovibrated ASCs to osteogenic lineages, compared to controls. These preliminary results could be the basis for promising advances in bone cell-therapy.