Con la ayuda de matrices biomiméticas, un equipo de investigación dirigido por bioingenieros de la Universidad de California (UC), en San Diego, Estados Unidos, ha descubierto exactamente cómo el fosfato de calcio puede favorecer a las células madre para convertirse en células que forman huesos, un trabajo que publica 'Proceedings of the National Academy of Science'.
La profesora de la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California Shyni Varghese y sus colegas han rastreado una sorprendente vía de estos biomateriales para la formación de hueso. Sus hallazgos ayudarán a refinar el diseño de biomateriales que fomentan las células madre para dar lugar a nuevos huesos.
Los investigadores dicen que su estudio también puede señalar nuevos objetivos para el tratamiento de defectos óseos y enfermedades metabólicas óseas como fracturas mayores y osteoporosis. Los materiales están diseñados para imitar los propios nichos celulares del organismo, en los que las no diferenciadas células madre de la médula ósea se transforman en células específicas formadoras de hueso.
"Sabíamos desde hace años que los materiales a base de fosfato de calcio promueven la diferenciación osteogénica de las células madre, pero ninguno de nosotros sabíamos por qué", dijo Varghese. "Como ingenieros, queremos construir algo que sea reproducible y consistente, por lo que necesitamos saber cómo contribuyen a ello los factores de construcción", argumenta.
Los investigadores encontraron que cuando los iones de fosfato se disuelven gradualmente a partir de estos materiales son absorbidos por las células madre y se utilizan para la producción de ATP, una molécula metabólica clave. Entonces, un producto metabólico de ATP llamado adenosina promueve a las células madre a que se comprometan a convertirse en células formadoras de hueso.
Varghese dijo que era una sorpresa para su equipo que los biomateriales se conectaran a las vías metabólicas. "No sabíamos cómo estas vías metabólicas podrían influir en el compromiso de las células madre para la formación de hueso", reconoce.
Aunque estos hallazgos sólo se aplican a la construcción del hueso, Varghese y sus estudiantes de la UC están trabajando en una variedad de proyectos para entender cómo las células madre crecen y se diferencian en una variedad de tipos de células. Con esta información, esperan diseñar biomateriales que pueden ser usados para ayudar a transformar las células madre en tejidos que pueden reemplazar algún día hueso enfermo o deteriorado, músculos o vasos sanguíneos.
La investigación con células madre puede parecer una tarea inusual para los ingenieros, pero la construcción de tejidos y el desarrollo de biomateriales se ha convertido en una forma más de "construir" en el repertorio de la ingeniería, apunta Varghese.
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