Soportes de colágeno regenerarían tejidos de los meniscos

Tomado: Universidad Nacional de Colombia

En el Grupo de Trabajo en Ingeniería de Tejidos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) se podrían fabricar implantes meniscales que evitarían complejos procedimientos cuando se presentan estados avanzados de osteoartrosis como las cirugías de reemplazo de rodilla.

Los meniscos son unas estructuras de fibrocartílago que se encuentran en la rodilla y que contribuyen a absorber las cargas que recibe la articulación, protegiendo el cartílago. Estos se podrían regenerar cuando se presenta un desgarro –frecuentes en los futbolistas y otros deportistas de alto rendimiento– o por desgaste, cuando se trata de adultos mayores o de personas obesas.

La médica Martha Isabel González Duque, doctora en Ciencias Farmacéuticas de la UNAL, desarrolló en su tesis de grado 5 prototipos a base de colágeno I y II –biomateriales idóneos para la composición de estos implantes– 3 de ellos candidatos para implantes meniscales.

Aunque desde hace más de 30 años se utilizan en el mundo soportes de colágeno tipo I, la diferencia del desarrollo propuesto por la investigadora González es que los prototipos obtenidos están compuestos por dos tipos de colágeno que son muy similares al menisco nativo u original.

Los soportes propuestos en su tesis –que le merecieron la calificación de meritoria por parte del jurado– evidenciaron buenas características fisicoquímicas, microestructurales, nanoestructurales y mecánicas como pruebas de tracción, de compresión y de cizalla, para revisar si soportaban el esfuerzo requerido. Además se evaluaron in vitro con células madre derivadas de tejido adiposo.

“Los resultados fueron muy positivos, esperamos más adelante realizar pruebas in vivo en animales para garantizar que tengan bioactividad, y luego adelantar el escalamiento de los prototipos a nivel de estudio clínico; la idea es ayudar a prevenir el deterioro del cartílago manteniendo su integridad y propiciando la regeneración del menisco”.

“Los estudios realizados han demostrado que estos soportes son activos in vitro, es decir que les permite realizar interacciones celulares y estimular la formación de nuevo colágeno”, explica la investigadora.

El desarrollo alcanzado por la doctora González forma parte del trabajo que viene realizado el Grupo de Trabajo en Ingeniería de Tejidos del Departamento de Farmacia de la UNAL, liderado por la profesora Martha Raquel Fontanilla y en el cual se trabaja en diferentes líneas de investigación, como regeneración de cartílago, nervio periférico, hueso y sustitutos artificiales de tejido conectivo como piel, sistemas de liberación y menisco, entre otros.

La mayor causa de consulta ortopédica

Las lesiones por la ruptura o el desgaste de los meniscos son una de las principales causas de consulta ortopédica de rodilla. Según recuerda la investigadora de la UNAL, “en Estados Unidos se presentan de 60 a 70 casos por cada 100.000 habitantes y se registran 850.000 procedimientos por lesiones de meniscos; es la primera causa de consulta ortopédica en Francia, Reino Unido y Dinamarca, en este último país se han duplicado las intervenciones para tratar estos casos.

“En Colombia no tenemos datos específicos, pero alrededor del 20 % de las consultas de ortopedia se dan por este motivo. Se trata de afecciones que predominan en hombres, deportistas de alto rendimiento y personas jóvenes con alta actividad física”, subraya la doctora de la UNAL.

Aunque desde hace más de 30 años se utilizan en el mundo soportes de colágeno tipo I, la diferencia del desarrollo propuesto por la investigadora González es que los prototipos obtenidos están compuestos por dos tipos de colágeno, que son muy similares al menisco nativo u original.

El problema principal que se presenta cuando una persona se lesiona es que la carga o el peso sobre la rodilla llega a aumentar hasta 200 %, lo que hace que el cartílago se degenere llevando a la osteoartritis, una enfermedad clasificada en estadios del I al IV, siendo este último el más grave, que es cuando se requiere reemplazo de rodilla. En personas que han sufrido lesiones de meniscos es 3 veces más frecuente la necesidad de hacer reemplazos articulares con el tiempo, precisa la investigadora.

Los tratamientos para las lesiones de meniscos pueden llevar a meniscectomías parciales o completas, cuando se debe retirar el tejido lesionado y realizar una sutura, lo que hace que parte del tejido del cartílago quede expuesto y se degenere más rápido.

En los procedimientos actuales para remplazar el menisco, los especialistas acuden a los implantes meniscales de colágeno I y algunos implantes sintéticos como Actific® y Menaflex®, que a pesar de sus beneficios tienen desventajas, entre ellas el rechazo inmunológico o que pueden presentar fallas mecánicas. “Además son muy costosos y en Colombia los ortopedistas no los utilizan”, advierte la doctora González, de ahí que su propósito con los implantes en desarrollo es regenerar el tejido meniscal.

A menor costo

Frente a los costos, los implantes propuestos serían significativamente más económicos, pues la fabricación se adelantaría en el Laboratorio del Grupo de Trabajo en Ingeniería de Tejidos de la UNAL, asegura la doctora González.

Sobre su trabajo de tesis –que califica como el más significativo que ha desarrollado en su trayectoria académica–, destaca la tutoría “excepcional” de la profesora Fontanilla y el apoyo de todo el Grupo de Trabajo en Ingeniería de Tejidos, en donde se sintió motivada a realizar este estudio en una línea que no existía en el equipo y que le representó un gran esfuerzo en la incorporación de muchos procesos para obtener el nuevo tipo de implante.

“El prototipo con colágeno I y II tiene una estructura similar a los meniscos y está diseñado para promover la regeneración. Aunque requiere de otros ensayos es un diseño completamente novedoso”, precisa la docente de la UNAL Martha Raquel Fontanilla.

Para lograr su objetivo contó con el apoyo de Colciencias (Convocatoria 727) y de la oportunidad brindada por la UNAL y la Fundación de Ciencia y Tecnología Colombo-Alemana (FunCyTCA) para realizar una pasantía en la “Colección alemana de microorganismos y cultivos celulares del Leibniz-Institute de Brunswick” , en Alemania, en donde aprendió las técnicas de cultivo celular necesarias para la posterior evaluación de los soportes en condiciones in vitro.

Aunque su trabajo investigativo comenzó en 2016, por la pandemia y otros inconvenientes logísticos que debió sortear solo llegó a feliz término 5 años después, gracias a su decidido esfuerzo “por adquirir una formación de alto nivel que se pueda ver reflejada en el futuro”, manifiesta hoy satisfecha la doctora González, quien también agradece el apoyo incondicional de su familia y de amigos cercanos. Destaca igualmente su formación académica previa en la Universidad Tecnológica de Pereira y en su ciudad natal Guacarí (Valle del Cauca).

Y aunque no se atreve a dar mayores detalles sobre los prototipos desarrollados, ya que en este momento se encuentran en proceso de solicitud de patente, sí adelanta que espera realizar una posible estancia posdoctoral y seguir trabajando en su línea de investigación hasta llegar al escalamiento clínico de estos implantes que podrían evitar costosas y complejas cirugías de rodilla.

Para la profesora Fontanilla, se trata de un desarrollo novedoso porque es un dispositivo hecho con colágeno que incluye varias proteínas, que forman la conexión entre las células y los tejidos. “El prototipo con colágeno I y II tiene una estructura parecida a los meniscos y está diseñado para promover la regeneración; sin emabrgo requiere de otros ensayos es un diseño completamente novedoso”, precisa la docente de la UNAL.