Los gusanos de seda y los camarones pueden ayudar a regenerar la piel y los huesos dañados

camarón

La idea es utilizar la capacidad natural de nuestro cuerpo para reconstruir el tejido

Los investigadores están explorando nuevas soluciones basadas en la naturaleza para estimular la reparación de la piel y los huesos.

En las ciudades de Trento y Rovereto, en el norte de Italia, y Bangkok, en Tailandia, los científicos están ocupados criando gusanos de seda en viveros. Esperan que la seda de las orugas pueda regenerar el tejido humano. Para un procedimiento médico tan delicado, sólo sirven los animales de pura sangre.

"Cambiando el gusano de seda, se puede cambiar la química", dijo la profesora Antonella Motta, investigadora en bioingeniería de la Universidad de Trento en Italia. Esto, a su vez, podría afectar los resultados clínicos. "Esto significa que el control de calidad debe ser muy estricto".

La seda se ha utilizado en suturas quirúrgicas durante cientos de años y ahora está surgiendo como una prometedora opción natural para estimular la autorregeneración del tejido humano. Los investigadores también están estudiando las conchas de cangrejos, camarones y mejillones, así como la piel y los huesos de los calamares, en busca de métodos para restaurar la piel, los huesos y el cartílago. Esto es particularmente relevante a medida que las poblaciones envejecen.

Cambio de enfoque

“La ingeniería de tejidos es una nueva estrategia para solucionar problemas causados ​​por patologías o traumatismos en los órganos, como alternativa a los trasplantes o implantes de dispositivos artificiales”, afirmó Motta, señalando que estas intervenciones muchas veces pueden fracasar o caducar. "La idea es utilizar la capacidad natural de nuestro cuerpo para reconstruir el tejido".

La investigación forma parte del proyecto SHIFT de cinco años financiado por la UE que coordina Motta y que incluye universidades de Europa, así como socios de Asia y Australia. El equipo de la investigación, que se extenderá hasta 2026, pretende ampliar los métodos de regeneración de piel, huesos y cartílagos utilizando polímeros de origen biológico y prepararlos para ensayos clínicos. El objetivo es que sean capaces de reparar heridas más grandes y daños en los tejidos.

La investigación se basa en el trabajo realizado en el marco del proyecto REMIX, también financiado por la UE, que logró importantes avances en la comprensión de las diferentes formas en que se podrían utilizar estos biomateriales.

Construcción de un andamio

La seda, por ejemplo, puede utilizarse para formar un “andamio” en el tejido dañado que luego activa las células para formar nuevo tejido y vasos sanguíneos. El proceso podría utilizarse para tratar afecciones como úlceras diabéticas y dolor lumbar causados ​​por la degeneración del disco espinal. El equipo de SHIFT ha estado explorando procedimientos mínimamente invasivos para el tratamiento, como hidrogeles que pueden aplicarse directamente sobre la piel o inyectarse en el hueso o el cartílago.

Los enfoques que utilizan tanto gusanos de seda como algunos organismos marinos tienen un gran potencial, afirmó Motta.

gusanos de seda

"Tenemos tres o cuatro sistemas con diferentes materiales que son realmente prometedores", dijo. Al final de SHIFT, el objetivo es tener dos o tres prototipos que puedan desarrollarse junto con empresas start-up y spin-off creadas en colaboración con el proyecto.

Uno de los principios del equipo SHIFT ha sido explorar cómo aprovechar mejor el concepto de economía circular. Por ejemplo, se estudia cómo se pueden reutilizar en estos tratamientos los residuos de las industrias textil y alimentaria.

Sin embargo, con complicadas interacciones a microescala y la necesidad de evitar que el cuerpo rechace materiales extraños, dicha ingeniería de tejidos es un gran desafío.

"La complejidad es alta porque la naturaleza de la biología no es fácil", dijo Motta. "No podemos cambiar el lenguaje de las células, sino que tenemos que aprender a hablar el mismo idioma que ellas".

Pero ella cree firmemente que el enfoque basado en la naturaleza, en lugar del sintético, es el camino a seguir y piensa que los tratamientos que aprovechen los métodos de SHIFT podrían estar disponibles a principios de la década de 2030.

"Creo en este enfoque", afirmó Motta. "El hueso diseñado por la naturaleza es el mejor hueso que podemos tener".

Cuidado de la piel

Otro proyecto financiado por la UE, conocido como SkinTERM, que durará casi cinco años hasta mediados de 2025, también busca nuevas formas de lograr que el tejido se regenere, centrándose en la piel. Hoy en día, para tratar quemaduras y otras heridas superficiales, a menudo se injerta una pequeña capa de piel de otra parte del cuerpo. Esto suele provocar la aparición de cicatrices desfigurantes y puede verse afectada la movilidad del paciente cuando el tejido se contrae durante la cicatrización. Los métodos actuales también pueden ser dolorosos.

Por ello, el equipo de SkinTERM está investigando cómo la inducción de interacciones en redes de células podría permitir que la piel se regenere.

"Podríamos hacerlo mucho mejor si avanzamos hacia la regeneración", dijo el Dr. Willeke Daamen, quien coordina SkinTERM como investigador en regeneración de tejidos blandos en la Universidad Radboud en Nijmegen, Países Bajos. "El objetivo final sería conseguir la misma situación antes y después de ser herido".

Los investigadores están estudiando un mamífero en particular, el ratón espinoso, que tiene una notable capacidad de curarse sin dejar cicatrices. También es capaz de reparar por sí mismo los daños en otros tejidos, como el corazón y la médula espinal. Esto también es cierto en el caso de la piel de los fetos en sus primeras etapas.

El equipo está examinando estos sistemas para aprender más sobre cómo funcionan y los procesos que ocurren en el área alrededor de las células, conocida como matriz extracelular. Esperan identificar factores que podrían tener un papel en el proceso regenerativo y probar cómo podría inducirse en humanos.

Puesta en marcha

"Hemos estado tratando de aprender de esos sistemas sobre cómo poner en marcha esos procesos", dijo Daamen. "Hemos avanzado en cuanto a qué tipos de compuestos parecen ser, al menos en parte, responsables de una respuesta regenerativa".

Se están llevando a cabo muchas líneas de investigación entre una nueva generación de científicos multidisciplinarios que se están formando en esta área, y ya se ha logrado mucho, dijo Daamen.

Han conseguido crear andamios a partir de diferentes componentes relacionados con la regeneración de la piel, como las proteínas colágeno y elastina. Además, han recopilado una gran cantidad de datos sobre genes y proteínas con posibles funciones en la regeneración. Su función se probará más a fondo utilizándolas en células propensas a la formación de cicatrices cultivadas en estructuras de colágeno.

"Los mecanismos son complejos", dijo el Dr. Bouke Boekema, investigador principal de la Asociación de Centros de Quemados Holandeses en Beverwijk, Países Bajos, y vicecoordinador de SkinTERM.

"Si se encuentra un mecanismo, la idea es que tal vez se pueda ajustar para estimularlo. Pero no existe necesariamente una solución mágica".

Para el final del proyecto el próximo año, Boekema espera que la investigación pueda dar como resultado algunas opciones de biomateriales médicos para probar su uso clínico. "Sería bueno que hubiera varios prototipos disponibles para probar y ver si mejoran los resultados en los pacientes".

Fuente: Horizon: The EU Research & Innovation Magazine

Etiquetas: RegeneraciónCuraciónHuesoPielCamarón

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