Bioimpresión de construcciones óseas con genes durante la cirugía facilita curación a largo plazo

Con suficiente tiempo y energía, el cuerpo sanará, pero cuando los médicos o ingenieros intervienen, los procesos no siempre proceden según lo planeado porque faltan los químicos que controlan y facilitan el proceso de curación. Ahora, un equipo internacional de ingenieros está bioimprimiendo hueso junto con dos genes que codifican factores de crecimiento que ayudan a incorporar las células y curar defectos en los cráneos de ratas.

Investigadores de Penn State (University Park, PA) utilizaron el gen que codifica PDGF-B, factor de crecimiento derivado de plaquetas, que estimula a las células a multiplicarse y migrar, y el gen que codifica BMP-2, proteína morfogenética ósea, que mejora la regeneración ósea. Entregaron ambos genes mediante bioimpresión. El equipo incrustó el ADN de la proteína en plásmidos, bucles de ADN en forma de anillo que pueden transportar información genética. Una vez que el ADN ingresa a la célula progenitora, comienza a producir las proteínas apropiadas para mejorar el crecimiento óseo.

Los dos genes se imprimieron durante una cirugía en un agujero en el cráneo de una rata utilizando un dispositivo muy similar a una impresora de chorro de tinta. La mezcla se creó para liberar un estallido del gen que codifica PDGF-B en 10 días y una liberación continua del gen que codifica BMP-2 durante cinco semanas. Las ratas que recibieron genes bioimpresos con liberación controlada del gen codificante de BMP-2 observaron alrededor de un 40 % de creación de tejido óseo y un 90 % de cobertura ósea en seis semanas en comparación con un 10 % de tejido óseo nuevo y un 25 % de cobertura ósea en ratas con el mismo defecto, pero sin tratamiento.

"Los factores de crecimiento son esenciales para el crecimiento celular. Usamos dos genes diferentes que codifican dos factores de crecimiento diferentes. Estos factores de crecimiento ayudan a las células madre a migrar al área del defecto y luego ayudan a las células progenitoras a convertirse en hueso", dijo Ibrahim T. Ozbolat, profesor asociado de ciencias de la ingeniería y mecánica. "Este método es mejor que simplemente deshacerse de los factores de crecimiento. Si hacemos eso, las cantidades de proteínas son finitas, pero si usamos la terapia génica, las células continúan produciendo los factores de crecimiento necesarios".

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Penn State