Los investigadores descubren un método novedoso para predecir la eficacia de las células estromales mesenquimales para la reparación del cartílago

Los investigadores han descubierto un método más eficaz para evaluar la capacidad de las células estromales mesenquimales (MSC) para regenerar el cartílago. Su novedoso método es también el primero en utilizar defectos topológicos en el autoensamblaje de las MSC para pronosticar su potencial de regeneración del cartílago.

Las MSC son agentes terapéuticos prometedores para la regeneración del cartílago y tienen el potencial de ayudar a crear nuevo tejido de cartílago dentro del cuerpo. Anteriormente, evaluar el potencial de estas células para la regeneración eficaz del cartílago implicaba cultivarlas en un entorno 3D complejo durante un largo período de 21 días.

El novedoso método, desarrollado por investigadores del Grupo de Investigación Interdisciplinaria (IRG) de Análisis Crítico para la Fabricación de Medicina Personalizada (CAMP) de la Alianza para la Investigación y Tecnología (SMART) de Singapur-MIT, y colaboradores, implica un sistema de cultivo monocapa 2D más simple de las células. durante nueve días, seguido de tomas de imágenes y procesamiento de las imágenes. El método no es destructivo, es más preciso y más rápido y requiere sólo nueve días. Esto podría acelerar significativamente el desarrollo de terapias de regeneración del cartílago.

«Este enfoque innovador para evaluar la eficacia de las MSC para la reparación del cartílago representa un avance significativo al permitir una evaluación no destructiva de las MSC y reducir el período de evaluación a tan solo nueve días», afirmó el Dr. Ekta Makhija, autor principal del artículo e investigador científico de SMART CAMP en el momento del estudio.

En el artículo «Los defectos topológicos en patrones autoensamblados de células estromales mesenquimales in vitro son atributos predictivos de la condensación y la condrogénesis», publicado en el diario MÁS UNOSMART CAMP demostró que los defectos topológicos en el autoensamblaje de las MSC podrían indicar su potencial para regenerar el cartílago.

Los investigadores capturaron imágenes de las células en los días tres, seis y nueve y luego analizaron los patrones formados por las células a medida que se autoensamblaban. Para el noveno día, los investigadores notaron que ciertos aspectos de estos patrones se parecían a estructuras de cristal líquido con defectos topológicos identificables, como irregularidades o imperfecciones en los patrones.

Estos defectos en los patrones autoensamblados coincidían con patrones similares a huellas dactilares que se alinean con marcadores de cartílago, conocidos como condensaciones mesenquimales, observados durante las primeras etapas de desarrollo del cartílago. Estos patrones sirven como indicaciones del potencial de las células para la formación de cartílago y actúan como marcadores confiables para la regeneración del cartílago.

Este enfoque innovador promete una mayor precisión y confiabilidad en comparación con los métodos tradicionales, que implican un proceso de 21 días para hacer crecer MSC en un entorno 3D especializado y luego evaluar proteínas específicas que indican el crecimiento del cartílago.

De manera similar a una evaluación inicial que determina si un lote particular de MSC posee las «herramientas» y las capacidades cooperativas necesarias para reparar el cartílago dañado de manera efectiva, la nueva investigación identificó factores que predicen la capacidad de las MSC para formar y regenerar cartílago, basándose en investigaciones anteriores realizadas en 2014 bajo el IRG de BioSistemas y Micromecánica (BioSyM) en SMART.

Diez años después y con avances significativos en el campo, los investigadores de SMART ahora se centran en el comportamiento colectivo de las MSC cuando se agrupan en lugar de examinar las células de forma aislada. Estos patrones colectivos sirven como una firma distintiva para la población celular, ofreciendo un método potencialmente más confiable y preciso para predecir la eficacia con la que las células colaboran en la regeneración del cartílago.

Este enfoque más rápido, no destructivo y simple permite la evaluación de una mayor cantidad de MSC, identificando potencialmente las más eficaces para futuras terapias de regeneración del cartílago.

«Este método innovador tiene una gran ventaja, ya que permite a los fabricantes realizar pruebas más frecuentes de su medicamento basado en células, garantizando la seguridad, la pureza y la eficacia durante toda la producción. Esto puede potencialmente acelerar el proceso tradicionalmente largo para obtener la aprobación regulatoria para las células. basados ​​en medicamentos», añadió el Dr. Zhiyong Poon, investigador principal de SMART CAMP, investigador principal del Hospital General de Singapur (SGH) y autor correspondiente del artículo.

«Nuestro nuevo método marca un avance sustancial en la forma en que abordamos la regeneración del cartílago. Al ofrecer un medio más eficiente para evaluar las MSC en producción, podemos acelerar el desarrollo de terapias para lesiones articulares y dolencias comunes, particularmente aquellas que afectan a la población que envejece, como como osteoartritis, y abordar las limitaciones de los enfoques quirúrgicos y farmacéuticos actuales para restaurar la función del cartílago», añadió el profesor Eng Hin Lee, investigador principal de SMART CAMP, profesor emérito de la Facultad de Medicina Yong Loo Lin de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y uno de los autores del artículo.

Habiendo establecido un método novedoso y exitoso para predecir la efectividad de las MSC para la reparación del cartílago in vitro mediante la observación de patrones topológicos, los próximos pasos de los investigadores de SMART implicarán evaluar si estos patrones predicen de manera similar la efectividad de las MSC para la reparación del cartílago in vivo.