Generación de nuevos modelos de mucosa oral humana masticatoria y de revestimiento con biomateriales funcionalizados y fuentes celulares alternativas para su uso en terapias avanzadas

Resumen

Los trastornos de la mucosa oral humana como el cáncer oral, los traumatismos y las enfermedades periodontales, son afecciones muy prevalentes en la actualidad. El tratamiento de estas patologías depende en gran medida de la disponibilidad de mucosa oral humana sana que permita una terapia de sustitución, algo que dificulta su tratamiento debido a la escasez de donantes. En este sentido, la Ingeniería Tisular surge como una gran alternativa para el tratamiento de estas patologías, ya que es una rama de la medicina que tiene como objetivo básico la elaboración de tejidos artificiales que permitan la reparación restauración o incluso la mejora de las funciones de tejidos y órganos dañados. En la presente Tesis Doctoral en primer lugar se ha llevado a cabo la optimización de las propiedades biomecánicas del biomaterial de fibrina y agarosa, previamente desarrollado por el grupo de Ingeniería Tisular de la Universidad de Granada, con el objetivo de generar modelos mejorados de mucosa oral humana mediante protocolos de Ingeniería Tisular. En concreto, se han estudiado cinco tipos de agarosas diferentes y cada una de ellas a cuatro concentraciones, sobre las que se evaluaron las propiedades biomecánicas. Los modelos mejorados de mucosa oral humana permitirían el tratamiento clínico de afecciones que afectan a la mucosa oral humana. Sin embargo, la biointegración es un problema importante en la generación de estos tejidos artificiales, el cual podría verse favorecido por la generación de sustitutos con un mayor potencial de vascularización. En este sentido, en la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo una segunda optimización para la mejora de los procesos de biointegración a partir de la incorporación de células madre mesenquimales humanas (MSC) con capacidad de vascularización en el estroma de los sustitutos de mucosa oral humana, para así generar modelos mejorados de mucosa oral humana prevascularizados. En concreto, se han empleado MSC obtenidas a partir de tejido adiposo (ADSC), médula ósea (BMSC) y pulpa dental (DPSC). Los tres tipos de MSC fueron diferenciados a linaje endotelial utilizando medios inductores. Una vez inducida la diferenciación vascular se evaluó el potencial de vascularización de las MSC antes y después de la inducción. Como control positivo se emplearon células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC). La inducción in vitro de las MSC a estirpe endotelial fue capaz de aumentar la expresión de los marcadores endoteliales VEGF, CD31 y vWF, especialmente en las MSC de médula ósea y pulpa dental. El siguiente paso fue generar sustitutos de mucosa oral humana empleando el biomaterial de fibrina y agarosa, previamente optimizado, combinando fibroblastos de mucosa oral humana (HFOM) y cada tipo de MSC antes y después de la inducción vascular. Una vez generados los modelos mejorados de mucosa oral humana se implantaron en ratones atímicos durante una semana y se evaluó el potencial de vascularización de cada sustituto in vivo. La implantación in vivo dio lugar a un aumento significativo de la formación de vasos sanguíneos en la zona intermedia entre el sustituto artificial y los tejidos del huésped, con una expresión significativa de los marcadores vasculares VEGF, CD31, vWF y CD34 en comparación con los controles. Al igual que en el estudio in vitro, el valor fue más alto en las MSC diferenciadas de BMSC y DPSC. De este modo, los resultados obtenidos en la presente Tesis Doctoral suponen una importante mejora a nivel biomecánico y de vascularización de los modelos previamente desarrollados. Dichas mejoras, representan un avance para el potencial uso clínico de mucosa oral humana generada mediante protocolos de Ingeniería Tisular. La caracterización preclínica y el análisis de los controles de calidad desarrollados en la presente Tesis Doctoral constituyen un paso fundamental para su futura translación clínica.