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El nuevo “hueso en un plato” podía ayudar a explorar procesos fundamentales de la enfermedad

Los investigadores en Oregon han dirigido un material que repliega el tejido humano del hueso con un nivel sin precedente de precisión, de su estructura cristalina microscópica a su actividad biológica. La están utilizando para explorar procesos fundamentales de la enfermedad, tales como el origen de tumores metastáticos en hueso, y como tratamiento para los daños grandes del hueso.

“Esencialmente es un hueso miniaturizado en un plato que poder producir en una cuestión de 72 horas o menos,” dice al ingeniero biomédico Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D., profesor adjunto en la escuela de OHSU de la odontología y pieza de CEDRO, el centro de investigación avance de la detección temprana del cáncer en el instituto del cáncer del caballero de OHSU.

Como el hueso real, el material tiene una estructura mineral 3D poblada con las células de hueso, las células nerviosas y las células endoteliales que uno mismo-ordenan en los vasos sanguíneos de funcionamiento.

Cuál es notable es que los investigadores en nuestro campo se han utilizado a cultivar las células dentro de una mezcla de la proteína para aproximar cómo las células viven en la carrocería. Pero éste es cualquier persona ha podido la primera vez embutir las células en minerales, que es qué caracteriza el tejido del hueso.”

Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D., profesor adjunto, escuela de OHSU de la odontología

Y eso es qué hace el nuevo promesa material pues un modelo estudiar la función del hueso, enfermedades, y la regeneración del hueso. “Con este sistema modelo, usted puede comenzar a hacer preguntas acerca de cómo las células de hueso atraen diversos tipos de cánceres, cómo las células cancerosas se trasladan al hueso, cómo el hueso participa en la regla de la función del tuétano,” dicen Bertassoni.

“Puede incluso ser relevante disecar los mecanismos que están llevando a las enfermedades tales como leucemia.” Bertassoni publicó los resultados en las comunicaciones de la naturaleza del gorrón con el investigador postdoctoral Greeshma Nair, Ph.D., estudiante doctoral Avathamsa Athirasala, M.Sc.Eng., y otros co-autores.

El “poder dirigir verdad hueso-como tejidos en el laboratorio puede también ser transformativo para el remedio regenerador,” Bertassoni dice, “puesto que el tratamiento actual para las fracturas de hueso grandes requiere el retiro del propio hueso sano del paciente para poderlo implantar en el sitio del daño.”

La receta comienza con la mezcla de células madres humanas en una solución cargada con el colágeno, una proteína abundante en la matriz del tejido del hueso. Las proteínas del colágeno conectan juntas, formando un gel embutido a las células madres. Los investigadores entonces inundan el gel con una mezcla del calcio y del fosfato disueltos, los minerales del hueso. Agregan otro ingrediente dominante, el osteopontin de la proteína derivado de la leche de vaca, para guardar los minerales de formar cristales demasiado rápidamente. Este añadido, que se aferra en el calcio y el fosfato, también disminuye la toxicidad de los minerales a las células.

La mezcla difunde a través de una red de canales sobre la anchura de un cabo de la DNA en el colágeno del spongey, y del precipitado disuelto de los minerales en capas ordenadas de cristales.

“Podemos reproducir la configuración del hueso hacia abajo a una escala del nanómetro,” dice Bertassoni. “Nuestro modelo pasa con el mismo proceso biofísico de la formación que lo hace el hueso.”

En este ambiente calcificado, las células madres se convierten en las células de hueso de funcionamiento, osteoblasts y los osteocytes sin la adición de cualquier otra molécula, como si los conocieran eran embutidos en una matriz real del hueso. Dentro de días, las células cada vez mayor exprimen partes sobresalientes delgadas a través de espacios en sus alrededores mineralizados para conectar y para comunicar con las células vecinas. Hueso-como la estructura dirigida crea un microambiente que sea suficiente contar a las células madres que es hora de madurarse en las células de hueso.

“Es naturaleza que hace su trabajo, y es hermoso,” Bertassoni dice. “Así pues, fuimos más lejos y decidíamos intentarlo con la vasculatura y la inervación del hueso también.”

Las células nerviosas adicionales a la mezcla formada interconectaron las redes que persistieron después de la mineralización. Las células endoteliales, asimismo, formaron redes de los tubos que seguían abiertos después de la mineralización.

Para probar la utilidad del material como modelo de la enfermedad, los investigadores implantaron su hueso dirigido debajo de la piel de los ratones del laboratorio. Después de algunos días, los vasos sanguíneos laboratorio-hechos habían conectado con la vasculatura en las carrocerías del ratón. Cuando los investigadores inyectaron a las células cancerosas de la próstata cerca, encontraron que el incremento del tumor era tres veces más arriba en los ratones dados construcciones mineralizadas del hueso que en ésos con los mandos no-mineralizados.

Las personas ahora están dirigiendo versiones con las células del tuétano que crecen dentro de un cerco del hueso artificial para el uso como modelo de estudiar el lanzamiento y el revelado de los cánceres de sangre incluyendo las diversas formas de la leucemia. También, han probado dirigido hueso-como el material pues un repuesto para el hueso herido en los modelos animales - con los resultados positivos que preveen denunciar en un futuro próximo.