Nuestras investigaciones han abierto la puerta a la posibilidad de regeneración del sistema nervioso, en la que los biomateriales tendrán un papel fundamental

Elizabeth Engel, IP del Biomaterials for Regenerative Therapies Group en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC)
CIBER | miércoles, 29 de junio de 2016

El Grupo de Investigación Biomaterials for Regenerative Therapies Group, liderado por la Dra. Elizabeth Engel, desarrolla diversas líneas de investigación sobre Biomateriales para terapias regenerativas, centrándose especialmente en el diseño y fabricación de andamios para regenerar tejidos. En este ámbito, trabajan con polímeros, hidrogeles y compuestos que pueden fabricar utilizando diferentes técnicas como el electrohilado para hacer matrices o la impresión 3D para andamios. Las aplicaciones son diversas, como la regeneración ósea, neuronal, de piel o la terapia celular.

Recientemente han presentado los resultados de un proyecto centrado en el desarrollo de implantes para la regeneración de tejido nervioso con avances muy prometedores…

-Esta investigación se basa en la capacidad de una matriz de nanofibras de reprogramar células adultas del cerebro y que se conviertan en células precursoras. Las células de la glia, cuando crecen sobre estas nanofibras, se convierten en un tipo celular precursor que favorece el ambiente regenerativo en la corteza cerebral. Lo hace de dos maneras, promoviendo la migración de las neuronas que serán capaces de rellenar el daño de la zona lesionada y dando lugar a nuevas células neuronales. Este estudio abre la puerta a la posibilidad de regenerar el sistema nervioso, ya que se demuestra la capacidad de las células a desdiferenciarse (desespecializarse) y así convertirse en células capaces de generar tejidos. Por otro lado, este andamio de nanofibras favorece la vascularización (generación de nuevos vasos sanguíneos) en la zona lesionada, lo que favorece la regeneración.

De todas formas, aunque es un estudio muy prometedor, sólo se ha demostrado en ratón de laboratorio. En estos momentos, el grupo de la Dra. Alcántara (Universidad de Barcelona), con quien colaboramos en este proyecto desde hace 6 años, está haciendo los ensayos en rata para demostrar que las nuevas neuronas generadas son funcionales.

- ¿Qué nuevas perspectivas abre este hallazgo para la medicina?

-Yo creo que dos muy importantes. La primera es la capacidad regenerativa del cerebro. La segunda, que los biomateriales tienen un papel fundamental en esta regeneración y que pueden abrir un camino importante para el desarrollo de dispositivos biomédicos que nos permitan avanzar en la regeneración de tejidos utilizando sistemas cuya regulación para llegar al mercado es mucho menos compleja que las terapias avanzadas basadas en células y factores de crecimiento.

-También tienen una importante línea de investigación centrada en la producción de nanocompuestos bioactivos que favorecen vascularización en la regeneración ósea, ¿cuáles han sido las aportaciones de su grupo en este campo?

-Este es un campo en el que hemos trabajado mucho los últimos 7 años. Cuando queremos regenerar un tejido, si no regeneramos los vasos sanguíneos no vamos a tener éxito. Nuestro objetivo fue demostrar que nuestro biomaterial era capaz de actuar como estímulo pro angiogénico. Fuimos los primeros en demostrar que las células endoteliales precursoras (las que forman el endotelio de los vasos) presentaban un receptor sensible a los iones, que son producto de disolución del vidrio, y que junto a las propiedades mecánicas del andamio favorecían el reclutamiento de células endoteliales, su maduración formando vasos y la revascularización del andamio. Esto favorece la consolidación de las fracturas al promover la colonización de células mesenquimales. También demostramos que un mecanismo similar está implicado en la mineralización del hueso.

-¿Qué resultados han obtenido de su trabajo sobre la regeneración de tendones?

-Hemos desarrollado una malla que tiene buenas propiedades mecánicas y biológicas. Este proyecto, en colaboración con el Dr. Mora, del Consorcio Sanitario de Terrassa, está siendo evaluado por una empresa en estos momentos.

-Han abordado también la producción de nanopartículas para administrar antibióticos más efectivos, ¿qué avances se derivan de esta línea de investigación?

-Este proyecto, en colaboración con el Dr. Torrents (IBEC), ha demostrado que las nanopartículas poliméricas modificadas en superficie y cargadas con un antibiótico favorecen la eliminación del Biofilm, que es la matriz fabricada por las bacterias que impide la llegada de los antibióticos a la zona infectada. Éste es un tema muy relevante dada la problemática actual en la resistencia a los antibióticos. Seguimos trabajando en ello, proponiendo nuevas nanopartículas que puedan ser antimicrobianas sin utilizar antibióticos.

-Además, investigan en nuevos materiales aplicados al tratamiento de las úlceras vasculares, ¿cuál es el objetivo de este proyecto?

-Estamos desarrollando un apósito basado en la bioactividad de nuestros biomateriales que promueven una regeneración de la dermis más rápidamente y puede evitar las recidivas.

-¿Qué proyectos o líneas de investigación son prioritarias para su grupo de cara a los próximos años?

-Actualmente nuestro foco se encuentra en dos áreas importantes: el desarrollo de andamios fabricados por impresión 3D a partir de polímeros e hidrogeles, tanto sintéticos como naturales. Y por otro lado hemos empezado ya a trabajar en regeneración cardiaca.

-¿Cuáles cree que serán los principales avances que nos aportará en un futuro a corto o medio plazo la ingeniería tisular?

-La ingeniería tisular hace ya mucho tiempo que se planteó como la solución a la falta de órganos y tejidos. Desde que se postuló en 1993 la posibilidad de regenerar tejidos en el laboratorio, los avances científicos han sido grandes, pero pocos han llegado al paciente. Básicamente porque las regulaciones sanitarias de este tipo de terapias son similares a las de los medicamentos y, por lo tanto, se requiere mucho tiempo y recursos para poderlos llevar al mercado. Creo que el ámbito de la regeneración “in situ” a través de los biomateriales puede ser una buena alternativa para superar las cuestiones regulatorias asociadas al uso de células y factores de crecimiento.

-¿Y los principales retos que se abrirán en este campo?

-Retos hay muchos, y por eso es tan apasionante. La tecnología de impresión 3D está irrumpiendo con fuerza y ofrece unas opciones que hasta ahora no eran posibles, como la posibilidad de crear andamios biológicos con estructuras micrométricas de alta precisión. Esto permite trabajar con diversos biomateriales, combinados con células. Ya hay empresas generando micro tejidos para usarlos como sistemas para testar fármacos. Esperemos que a medio plazo se puedan obtener tejidos u órganos que puedan ser trasplantables a los pacientes.