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Esperanza de inyección de células para regenerar discos de columna vertebral
Los científicos han desarrollado un nuevo método para detener o revertir la discapacidad y el dolor causado por la enfermedad degenerativa del disco en la columna utilizando terapias celulares, según un estudio de prueba de concepto publicado en la revista. Biomateriales.
Investigadores de la Escuela de Ingeniería Duke Pratt de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, han desarrollado nuevos biomateriales capaces de administrar una inyección de refuerzo de células reparadoras al núcleo pulposo (NP), deteniendo efectivamente el dolor causado por la enfermedad degenerativa del disco.
El NP es la amortiguación "gelatinosa" que se encuentra entre los discos espinales. Según los investigadores, el tejido NP distribuye la presión y proporciona movilidad de la columna vertebral, lo que ayuda a calmar el dolor de espalda.
La enfermedad degenerativa del disco es una condición espinal común causada por la ruptura de los discos intervertebrales. Es más probable que ocurra a medida que una persona envejece, donde los discos comienzan a desgastarse y pierden su capacidad de amortiguar la columna vertebral. Esto puede conducir a complicaciones adicionales, como la artritis.
Mejorando los métodos existentes
Investigaciones anteriores de laboratorio han demostrado que la reimplantación de células NP puede retrasar la degeneración del disco, dicen los investigadores.
Pero Aubrey Francisco, del Departamento de Ingeniería Biomédica de Duke, dice que aunque muchas compañías ofrecen estrategias de entrega celular para detener la degeneración del disco, los métodos son deficientes, ineficaces y "permiten que las células migren rápidamente fuera del sitio de la inyección". "
Lori Setton del Departamento de Ingeniería Biomédica y el Departamento de Cirugía Ortopédica de Duke, dice:
"Nuestro objetivo principal era crear un material que fuera líquido al comienzo, gel tras inyección en el espacio discal, y mantener las células en el lugar donde se necesitan. Nuestro segundo objetivo fue crear un material que proporcionaría el entregó células con las señales ambientales para promover su persistencia y biosíntesis ".
Cómo funcionan los biomateriales
La forma en que funcionan los nuevos biomateriales es manteniendo las células en su lugar y desencadenando un proceso que imita a la laminina, una proteína que se encuentra en el tejido nativo NP.
El nuevo método ofrece una inyección de refuerzo de células reparadoras. Crédito de la foto: Aubrey Francisco.
Setton explica que la laminina se encuentra generalmente en discos juveniles pero no degenerados. La proteína permite que las células inyectadas se adhieran y permanezcan en su lugar con el biomaterial administrado.
Setton agrega que la laminina también podría permitir que las células sobrevivan durante un período más prolongado, además de producir más de la "matriz extracelular o estructura estructural adecuada de los discos que ayudan a detener la degeneración".
Con esto en mente, los científicos desarrollaron una "mezcla de gel" diseñada para reintroducir células NP en el área del disco intervertebral (DIV).
El gel se compone de tres componentes; proteína laminina-111 - que ha sido modificada químicamente - y dos hidrogeles de polietilenglicol (PEG) que pueden unirse a la laminina modificada. Una vez inyectado, el gel mantiene las células en su lugar.
Este gel se inyectó en las colas de ratas, de la misma forma en que las células se entregarían a un paciente. La aguja se mantuvo en su lugar en la delgada capa exterior de las colas durante un minuto, mientras que el gel entró en el área IVD de la rata.
Resultados preliminares positivos
Los resultados muestran que el gel comenzó a solidificar después de 5 minutos, y en 20 minutos se estableció.
Usando un biomarcador de luciferasa para monitorear el progreso de los biomateriales, los investigadores pudieron ver que más células permanecieron en su lugar 14 días después de la inyección cuando se realizaron con el nuevo transportador de biomateriales, en comparación con las células administradas a través de métodos que requieren una suspensión líquida, en la que las células generalmente permanecen en su lugar durante 3 a 4 días.
Setton dice que los resultados preliminares de este estudio podrían tener un impacto positivo en el futuro de la terapia celular. Ella agrega:
"El concepto es que estas células serán promovidas para producir una matriz que pueda soportar la regeneración tisular o detener la degeneración. Estudios adicionales que evalúen la altura del disco o la hidratación de la matriz después de la entrega celular serían importantes para lograr este objetivo. Definitivamente hay interés y ciertamente un potencial real allí "
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