Generación y caracterización de microtejidos funcionales para su utilización en protocolos de ingeniería tisular

Resumen

La Ingeniería tisular (IT) tiene el objetivo de lograr la generación de tejidos artificiales que permitan reparar, restaurar o incluso mejorar las funciones de tejidos y órganos dañados. Para ello es imprescindible que los tejidos artificiales sean biomiméticos y altamente biocompatibles y, por lo tanto, gran parte de los esfuerzos y las investigaciones que surgen en este ámbito, están enfocadas en el diseño, generación y optimización de los elementos básicos de la IT, como son los biomateriales, las células y los factores de crecimiento, los cuales son combinados para la biofabricación de tejidos artificiales para uso clínico. En los biomateriales se busca, desde luego, la similitud en cuanto a las propiedades físico-químicas y estructurales de los tejidos nativos, las cuales otorga la matriz extracelular. Del componente celular se busca obtener, a partir de diversas poblaciones celulares, el comportamiento, función, viabilidad y capacidad de diferenciación y maduración específicas de un tejido nativo, para suplir su función de manera eficiente. Finalmente, de los factores de crecimiento o medios de suplementación, se busca encontrar aquellos estímulos químicos que nos permitan regular el comportamiento y diferenciación celular para lograr los objetivos mencionados. Como una alternativa al proceso de biofabricación convencional surge la técnica de microtejidos (MT), la cual permite generar unidades biológicas altamente funcionales a partir de células y su capacidad de proliferación, interacción y síntesis de matriz extracelular. Para ello se han desarrollado distintas técnicas, siendo el uso de microchips de agarosa una de las técnicas más simples y versátiles, la cual permite regular las dimensiones y geometría de los microtejidos generados. En la presente Tesis Doctoral, se plantea como objetivo principal la generación de microtejidos a partir de dos fuentes celulares, por un lado, las células madre de la gelatina de Wharton del cordón umbilical (WJSC), y por otro lado los fibroblastos humanos de mucosa oral (FIB) como grupo control. Para este propósito se utilizó la técnica de microchips de agarosa. Los microtejidos generados fueron (MT-WJSC y MT-FIB) evaluados y caracterizados durante 28 días de desarrollo ex vivo, con el fin de comprender el comportamiento de estas células, así como sus propiedades biológicas durante el proceso de biofabricación. La caracterización de los MT se llevó a cabo mediante una evaluación morfométrica del proceso de biofabricación. A través de pruebas morfofuncionales y bioquímicas se determinaron las propiedades de viabilidad y función celular. Por último, de realizó una caracterización de las células y la matriz extracelular generada mediante técnicas histológicas, histoquímicas e inmunohistoquímicas. El análisis morfométrico reveló un proceso de agregación y compactación progresiva en el transcurso del tiempo en ambos MT. Los MTWJSC resultaron ser considerablemente más grandes que los MT-FIB. La evaluación de la viabilidad y función celular demostró que ambos MT estaban compuestos mayoritariamente por células viables y metabólicamente activas, especialmente los MT-WJSC generados entre los días 4-21 de desarrollo ex vivo. Los estudios histológicos confirmaron los hallazgos del análisis morfométrico, como la agregación, compactación y circularidad de los MT generados. En el caso de los MT-WJSC, la histología reveló la formación progresiva de un núcleo rico en diversos componentes de la matriz extracelular, lo cual difiere con el patrón de distribución homogénea observado en los MTFIB. El estudio de la matriz extracelular confirmo la gran capacidad de síntesis de diversas moléculas de la matriz en ambos MT, siendo considerablemente más abundante y compleja en los MT-WJSC. Finalmente, este proyecto de Tesis Doctoral demuestra la posibilidad de generar MT estructuralmente estables, viables y funcionales a partir de una nueva fuente celular, las WJSC. Estos resultados demuestran que los nuevos MT generados a partir de las WJSC reúnen las propiedades biológicas y estructurales necesarias para su utilización en diversos protocolos de biofabricación en IT. No obstante, es preciso desarrollar más estudios para determinar la potencial utilidad terapéutica de estos nuevos productos de terapias avanzadas.