Investigadores del MIT y la Alianza SMART logran reducir de 21 días a pocos minutos el tiempo necesario para evaluar la calidad de las células madre sin dañarlas, acelerando la llegada de tratamientos a los pacientes
Las terapias regenerativas se emplean para tratar enfermedades articulares como la osteoartritis, la degeneración articular crónica y las lesiones del cartílago. Son muy prometedoras para los pacientes, pues tienen el potencial de reparar los tejidos dañados en vez de simplemente controlar los síntomas. Sin embargo, uno de los mayores desafíos para que estas terapias lleguen a los pacientes radica en la calidad impredecible del potencial condrogénico de las células madre mesenquimales. Es decir, la capacidad de una célula para desarrollar y formar tejido cartilaginoso.
Incluso cuando se cultivan en condiciones de laboratorio controladas, las células madre mesenquimales tienden a perder parte de su potencial y capacidad para formar tejidocartilaginoso. Esto conlleva resultados inconsistentes en la reparación del cartílago, debido a la calidad variable de los lotes de CMM. Actualmente, las pruebas existentes para evaluar la calidad del potencial de las CMM para la formación de cartílago son destructivas, lo que causa daños irreversibles a las células analizadas y las vuelve inutilizables para fines terapéuticos o de fabricación.
Las pruebas, además, requieren un periodo prolongado de hasta 21 días para el crecimientocelular. Esto ralentiza la toma de decisiones, alarga los plazos de producción y puede dificultar la traslación oportuna de las terapias basadas en MSC a la práctica clínica, retrasando así el tratamiento de los pacientes. Como las MSC pueden perder potencial condrogénico durante el proceso, es fundamental que los fabricantes realicen una evaluación temprana para determinar si se debe continuar o interrumpir la producción de un lote. Por ello, se necesita un método fiable y rápido para predecir el potencial condrogénico de las MSC durante el proceso de fabricación celular.
Ahora, investigadores del grupo de investigación interdisciplinario Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP), perteneciente a la Alianza Singapur-MIT para la Investigación y la Tecnología (SMART), con el apoyo del IRG SMART Antimicrobial Resistance (AMR) y en colaboración con el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad Nacional de Singapur (NUS), han desarrollado un método rápido y no destructivo, pionero en su tipo, para monitorizar el flujo de hierro en células estromales mesenquimales (MSC).
Gracias a este método se puede obtener información en cuestión de minutos sobre la capacidad de la célula para generar tejido cartilaginoso para la reparación del cartílago. El avance supone una vía prometedora hacia una fabricación más consistente y eficiente de MSC de alta calidad utilizadas en terapias regenerativas. En un artículo titulado ‘Medición del flujo de hierro celular mediante relajometría de resonancia magnética micromagnética como atributo crítico de calidad de las células estromales mesenquimales’, los investigadores documentaron el desarrollo de un método rápido y no destructivo para monitorizar el flujo de hierro en las MSC mediante la medición de los cambios de hierro en el medio de cultivo agotado.
Con un dispositivo de relajometría de resonancia magnética micromagnética (µMRR) de sobremesa de bajo coste, el método permite la monitorización en tiempo real de los cambios de hierro celular sin dañar las células. Como es un dispositivo de sobremesa económico, el µMRR se puede integrar fácilmente en los laboratorios y flujos de trabajo de fabricación existentes, permitiendo una monitorización de calidad rutinaria y en tiempo real sin grandes barreras de infraestructura ni costes.
La homeostasis del hierro es un proceso fundamental que mantiene los niveles normales de hierro para el correcto funcionamiento celular, equilibrando el suministro de hierro suficiente para los procesos esenciales y previniendo su acumulación tóxica. El estudio reveló que la homeostasis del hierro está estrechamente relacionada con el potencial condrogénico de las células madre mesenquimales. Aquí, la absorción y acumulación significativas de hierro reducen la capacidad celular para formar cartílago.
Además, los investigadores también descubrieron que complementar el proceso de crecimiento celular con ácido ascórbico ayuda a regular la homeostasis del hierro al limitar su flujo. Así, mejora el potencial condrogénico de las MSC. Con este novedoso método, se recogen muestras del medio de cultivo usado y se tratan con ácido ascórbico. A continuación, se utiliza el dispositivo µMRR para monitorizar y obtener información en tiempo real sobre los pequeños cambios en la concentración de hierro dentro del medio de cultivo usado. Los cambios reflejan cómo las células madre mesenquimales absorben y liberan hierro, y pueden proporcionar un indicador temprano de si un lote tiene probabilidades de formar cartílago de buena calidad.
Los hallazgos permiten a los fabricantes, además de controlar la calidad de las células madre mesenquimales para la reparación del cartílago en tiempo real, evaluar cuándo y en qué medida es probable que intervenciones como la suplementación con AA sean beneficiosas. Esto respalda la fabricación eficiente de terapias basadas en MSC más efectivas y consistentes. El método representa un avance prometedor hacia la mejora de la consistencia en la fabricación y la caracterización funcional de los productos celulares basados en células madre mesenquimales.
“Uno de los principales desafíos en la regeneración del cartílago es la imposibilidad de predecir con fiabilidad si las células madre mesenquimales (CMM) conservarán su potencial condrogénico durante el proceso de fabricación. Nuestro estudio aborda este problema mediante la introducción de un método rápido y no destructivo para monitorizar la dinámica del flujo de hierro como un nuevo atributo crítico de calidad (ACQ) de la capacidad condrogénica de las CMM.
Este enfoque permite la identificación temprana de lotes celulares subóptimos durante el cultivo, lo que mejora la eficiencia del control de calidad, reduce los costes de fabricación y acelera la traslación clínica”, afirmó el Dr. Yanmeng Yang, investigador postdoctoral asociado en SMART CAMP y primer autor del artículo. Partiendo de estos hallazgos, los investigadores planean llevar a cabo futuros estudios preclínicos y clínicos para ampliar este enfoque más allá del control de calidad en la fabricación. El objetivo es establecer la µMRR como un método validado para la traslación clínica de terapias basadas en células madre mesenquimales en pacientes para la reparación del cartílago.
FUENTE: SaludDigital
