Células madre mesenquimales: una alternativa para la regeneración ósea

Mesenchymal Stem Cells (msc) are found in the bone marrow and have the capacity for self-renewal and differentiation in multiple lineages: osteogenic, condrogenic, adipogenic and thenogenic. They also serve as reservoirs involved in homeostasis, maintenance and cellular regeneration. Their application in bone alterations (traumatic defects, inflammatory and degenerative diseases) has led to the development of new osteo/conductive and/or inductive therapies. During the differentiation process of mscs to the osteogenic lineage, the progression of several cellular states is required to achieve development of the mature cell —osteocyte—, responsible for the balance and regulation of bone formation; mscs can also be differentiated from osteoclasts, which are involved in bone loss (osteoclastogenesis). Different signaling pathways have been proposed to understand the mechanisms of this process of osteogenic differentiation; however, these have not yet been completely understood due to the complexity of signaling pathways and because they converge in common activation points, finally leading the mscs to an osteogenic phenotype.Las células madre mesenquimales (cmm) residen en la médula ósea y tienen la capacidad de autorenovación y diferenciación a múltiples linajes: osteogénico, condrogénico, adipogénico, tenogénico. Además, sirven como reservorios involucrados en la homeostasis, mantenimiento y regeneración celular. Su aplicación en alteraciones óseas (defectos traumáticos, enfermedades inflamatorias y degenerativas) ha llevado al desarrollo de nuevas terapias osteo‑conductivas o inductivas. Durante el proceso de diferenciación de las cmm al linaje osteogénico se requiere de la progresión de varios estadios celulares para alcanzar el desarrollo de la célula madura —osteocito—, responsable del balance y regulación de la formación de hueso; a su vez, las cmm pueden también diferenciarse a osteoclastos, involucrados en la pérdida de hueso (osteoclastogénesis). Diferentes vías de señalización han sido propuestas para comprender los mecanismos de este proceso de diferenciación osteogénica; sin embargo, aún no han sido completamente comprendidos debido a la complejidad de las vías de señalización y que además convergen en puntos comunes de activación, que finalmente llevan a las cmm a un fenotipo osteogénico

Producción y aplicación de equivalentes epiteliales autólogos para la recuperación de un defecto de fisura palatina en un paciente

Introduction: this research paper stems from the project entitled “Production of oral mucosae equivalents for cleft lip and palate patients” undertaken by the “Tissue engineering and cell therapy” research group of the Universidad de Antioquia. One of the most frequent alterations in the oral cavity is the cleft lip and palate (cl/p) defect. Depending on the proportion and extension of the damage, conventional surgical procedures are often only partially successful. The problems are mainly due to deficiencies of donor tissue and to adjacent, concerned structures. Through tissue engineering numerous researchers have developed oral mucosae equivalents that make more tissue available for the treatment of these defects. Materials and methods: the application of these substitutes reduces morbility in donor sites, and reestablishes the recovery and functions of affected tissue. Due to the high frequency of cl/p, we propose to develop an autologous oral mucosa substitute as a therapeutic alternative for patients with these defects. In this study, we produced the substitute from autologous tissue. We conducted studies to determine the characteristics of the equivalent for it to meet the conditions to be applied to the patient, who underwent periodic clinical monitoring to assess recovery. Results: we observed a decrease in the defect with good cicatrization. On a histological level, we observed the presence of collagen fibers as a support matrix. Conclusions: with this new therapeutic alternative we mean to reduce the morbidity of donor sites and increase the availability of tissue in a short time for the rehabilitation of patientsIntroducción: artículo de investigación derivado de la investigación “Producción de equivalentes de mucosa oral para pacientes de labio y paladar” realizada por el grupo “Ingeniería de tejidos y terapia celular” de la Universidad de Antioquia en el 2010. Una de las alteraciones más frecuentes en la cavidad oral son los defectos labio y paladar fisurado (cl/p). De acuerdo con la proporción del daño y con la extensión, los procedimientos quirúrgicos convencionales son parcialmente exitosos, debido principalmente a las deficiencias de tejido donante y a las estructuras adyacentes afectadas. Mediante la ingeniería tisular, numerosos investigadores han desarrollado equivalentes de mucosa oral que incrementan la disponibilidad de tejido para estos defectos. Materiales y métodos: su aplicación disminuye la morbilidad de los sitios donantes, y restablece la recuperación y función del tejido afectado. Dado que existe una alta frecuencia del cl/p, se propone desarrollar un equivalente de mucosa oral como alternativa terapéutica para los pacientes que padecen estos defectos. En este estudio, la producción de este substituto se generó a partir de tejido autólogo. Se realizaron estudios para determinar las características que debe cumplir el equivalente para ser aplicado al paciente, a quien se le hizo seguimiento clínico periódico para evaluar su recuperación. Resultados: se observó una disminución del defecto con buen proceso de cicatrización, e histológicamente se vió la presencia de fibras colágenas como matriz de soporte. Conclusiones: con esta nueva alternativa terapéutica se pretende disminuir la morbilidad de los sitios donantes y aumentar la disponibilidad de tejido en corto tiempo para la rehabilitación de los pacientes

Del trabajo interdisciplinar

Los resultados del trabajo interdisciplinar hacen parte de nuestra vida cotidiana. Descubrimientos como la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN), la resonancia magnética, la bomba atómica, el láser para la cirugía de ojos, la “revolución verde”, el radar, el genoma humano, entre muchos otros ejemplos [1], son producto de este tipo de alianzas, y si le sumáramos aquellos que se encuentran en etapa de laboratorio o con resultados casi a punto, pero con pequeñas imprecisiones, podríamos asegurar que los mayores avances se encuentran cuando nos permitimos ver el problema desde otra perspectiva, desde otras disciplinas.Los resultados del trabajo interdisciplinar hacen parte de nuestra vida cotidiana. Descubrimientos como la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN), la resonancia magnética, la bomba atómica, el láser para la cirugía de ojos, la “revolución verde”, el radar, el genoma humano, entre muchos otros ejemplos [1], son producto de este tipo de alianzas, y si le sumáramos aquellos que se encuentran en etapa de laboratorio o con resultados casi a punto, pero con pequeñas imprecisiones, podríamos asegurar que los mayores avances se encuentran cuando nos permitimos ver el problema desde otra perspectiva, desde otras disciplinas

Skin substitutes developed by tissue engineering

ABSTRACT: The skin is a complex tissue vulnerable to different processes that may alter its structure, integrity and functionality, among them: burns, chronic wounds and various congenital diseases. Technological advances in biomaterials manufacture and cell culture have allowed the production of skin substitutes thus providing an alternative therapy for some of these complications. This review aims to update the general aspects, composition, future prospects and implementation of the most common skin substitutes currently available in the international market. Some experiences of the Tissue Engineering and Cellular Therapy Group (GITTC), at the University of Antioquia, Faculty of Medicine, in Medellín, Colombia, are also presented.RESUMEN: La piel es un tejido complejo vulnerable a procesos que alteran su estructura, integridad y funcionalidad como, por ejemplo, quemaduras, heridas crónicas y diversas enfermedades congénitas. Los avances tecnológicos en la fabricación de biomateriales y en el cultivo de células han permitido la producción de sustitutos cutáneos que han sido una alternativa terapéutica para algunas de estas complicaciones. Esta revisión pretende actualizar los aspectos generales, composición, perspectivas futuras y de aplicación de los principales sustitutos cutáneos que se ofrecen actualmente en el mercado internacional. Igualmente, presentará algunas experiencias del Grupo de Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares (GITTC) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Antioquia

Evaluation of the chemical-enzymatic decellularization method for obtaining extracellular trachea matrixes in a porcine model

RESUMEN: Diferentes enfermedades afectan la tráquea y deterioran la calidad de vida. La ingeniería tisular es una alternativa terapéutica para los pacientes con esas enfermedades: matrices de tráquea descelularizadas y sembradas con células del receptor no generan respuesta inmune y pueden prevenir incluso el rechazo de zootrasplantes. Objetivo: evaluar un método de descelularización para obtener matrices extracelulares de tráquea en el modelo porcino. Materiales y métodos: a partir de 5 tráqueas porcinas se formaron dos grupos de estudio, controles y tratados con un método químico-enzimático. Se hizo análisis histológico con hematoxilina-eosina, coloración tricrómica de Masson y safranina O. Se evaluaron las propiedades biomecánicas de ambos grupos, mediante la determinación del módulo de Young, la fuerza máxima y el porcentaje de deformación. Resultados: en las muestras tratadas se observó una disminución del 66 % del contenido celular en comparación con los controles. Se preservó el colágeno y se detectó reducción de los glucosaminoglucanos. Las pruebas biomecánicas revelaron una diferencia estadísticamente significativa del porcentaje de deformación, sin alteración de los demás parámetros. Conclusiones: el método evaluado demostró ser eficiente para descelularizar tráqueas de cerdo, con una disminución importante en el costo y el tiempo de tratamiento, por lo que podría ser una buena opción en las condiciones socioeconómicas de Colombia.ABSTRACT: Different diseases may affect the trachea and, therefore, the quality of life. Tissue engineering may be a therapeutic alternative for patients with such diseases, using decellularized trachea matrixes seeded with cells from the recipient, which do not generate immune response and may even prevent rejection of zoo-transplants. Objective: To evaluate a decellularization method to obtain tracheal extracellular matrixes in the porcine model. Materials and methods: Two study groups, treated and control, were obtained from 5 porcine tracheas. A chemical-enzymatic method for decellularization was used. Histological analyses were performed with hematoxylin-eosin, Masson’s trichromic stain and safranin O. Biomechanical properties of both groups were evaluated by determining the Young modulus, maximum strength and deformation rate. Results: Compared to the controls, there was a 66 % decrease in the cell content in the treated specimens. Collagen was preserved and a reduction of glycosaminoglycans was detected. Biomechanical tests revealed a significant difference in the percentage of deformation, with no alteration of the remaining parameters. Conclusions: The evaluated decellularization method proved to be efficient to reduce the cellular content of porcine tracheas, with a considerable decrease in cost and production time. These advantages could make it a good option for the socio-economic Colombian conditions

¿Por Qué un Banco Público de Células Madre de Sangre de Cordón Umbilical en Colombia?

RESUMEN El trasplante de células madres hematopoyéticas (CMH) obtenidas de médula ósea (MO) se ha convertido en el tratamiento de elección para diferentes desórdenes hematológicos. Pero éste presenta dificultades, que pueden mejorarse con el uso de de sangre de cordón umbilical (SCU), fuente importante de CMH de rápida disponibilidad, fácil obtención, inofensivo para el donante, menor restricción de histocompatibilidad (HLA), menor rechazo y menor transmisión de enfermedades infecciosas. Además, poseen potenciales de expansión y proliferación más altos que los de MO. Un banco público de SCU permite que las células estén disponibles para quien las pueda necesitar. La tipificación previa, permite fácilmente donaciones no relacionadas, pero compatibles. La carencia de redes de donación de MO en Colombia y la gran cantidad de nacimientos anuales, generan la necesidad y oportunidad de crear un banco público de SCU que aumente las probabilidades para receptores de minorías étnicas. Palabras clave: Sangre de cordón umbilical, células madre, banco público de sangre de cordón umbilical. ABSTRACT Bone marrow hematopoietic stem cells (HSC) transplant has turned into the preferred treatment for different hematopoietical disorders. However it has difficulties that could be improved by using Umbilical Cord Blood (UCB). UCB is an important source of HSC that can be acquired fast, easily, without risk for the donor, with less histocompatibility (HLA) restriction, higher acceptance and less transmission of infective diseases. Furthermore, HSC from UCB have higher potential of expansion and proliferation than those from bone marrow. An UCB Public Bank has available cells for anyone who would need them. In addition, the previous hand tipification, simplifies not related compatible donations. The lacking of bone marrow donor networks in Colombia and the high amount of annual births creates the need and opportunity to set an UCB public bank that would improve the odds for possible receptors from ethnic minorities. Key words: Umbilical cord blood, human stem cells, public umbilical cord blood bank

¿Por Qué un Banco Público de Células Madre de Sangre de Cordón Umbilical en Colombia?

RESUMEN El trasplante de células madres hematopoyéticas (CMH) obtenidas de médula ósea (MO) se ha convertido en el tratamiento de elección para diferentes desórdenes hematológicos. Pero éste presenta dificultades, que pueden mejorarse con el uso de de sangre de cordón umbilical (SCU), fuente importante de CMH de rápida disponibilidad, fácil obtención, inofensivo para el donante, menor restricción de histocompatibilidad (HLA), menor rechazo y menor transmisión de enfermedades infecciosas. Además, poseen potenciales de expansión y proliferación más altos que los de MO. Un banco público de SCU permite que las células estén disponibles para quien las pueda necesitar. La tipificación previa, permite fácilmente donaciones no relacionadas, pero compatibles. La carencia de redes de donación de MO en Colombia y la gran cantidad de nacimientos anuales, generan la necesidad y oportunidad de crear un banco público de SCU que aumente las probabilidades para receptores de minorías étnicas. Palabras clave: Sangre de cordón umbilical, células madre, banco público de sangre de cordón umbilical. ABSTRACT Bone marrow hematopoietic stem cells (HSC) transplant has turned into the preferred treatment for different hematopoietical disorders. However it has difficulties that could be improved by using Umbilical Cord Blood (UCB). UCB is an important source of HSC that can be acquired fast, easily, without risk for the donor, with less histocompatibility (HLA) restriction, higher acceptance and less transmission of infective diseases. Furthermore, HSC from UCB have higher potential of expansion and proliferation than those from bone marrow. An UCB Public Bank has available cells for anyone who would need them. In addition, the previous hand tipification, simplifies not related compatible donations. The lacking of bone marrow donor networks in Colombia and the high amount of annual births creates the need and opportunity to set an UCB public bank that would improve the odds for possible receptors from ethnic minorities. Key words: Umbilical cord blood, human stem cells, public umbilical cord blood bank

Experience of autologous bone marrow mononuclear cells implantation as a treatment in patients with peripheral arterial disease : one year follow-up

ABSTRACT: Autologous bone marrow mononuclear cells have been shown to be safe and effective for treatment of patients with peripheral arterial disease (PAD). Angiogenesis can also be induced by growth factors synthesized by them. Objective: To determine in Colombia the feasibility, safety and outcome of the afore-mentioned treatment. Methods: After informed consent, bone marrow was obtained by aspiration under local anesthesia; mononuclear cells were concentrated and their number and viability were established. They were suspended in saline solution and implanted by intramuscular injection into the gastrocnemius muscles of ischemic legs. Control patients were left untreated. Clinical evaluation included several parameters. Flow cytometry was used for cell analysis. Results: Mean age of patients: 69 ± 11 years; cell viability: 99.15 ± 0.76%; total number of injected cells: 9.2 x 108 ± 6.2 x 108 . After treatment, angiographic studies showed the formation of new collateral vessels in all patients, with minimal thickness increase. There were no complications from bone marrow aspiration and intramuscular administration of cells. All treated patients experienced increase in the walking distance and improvement of rest pain. Conclusions: These preliminary results demonstrate that autologous cell therapy is safe, feasible and positively changes the natural history of patients with advanced peripheral arterial disease. In order to establish this treatment as a current practice in Colombia, we suggest the study of a larger number of patients.RESUMEN: Las células mononucleares de la médula ósea son efectivas para el tratamiento de pacientes con enfermedad arterial periférica (EAP). Los factores de crecimiento que ellas sintetizan se usan para inducir angiogénesis. Objetivo: establecer en Colombia la seguridad, factibilidad y resultado del tratamiento de la EAP utilizando células autólogas, para evitar su progreso a estadios más avanzados. Métodos: previo consentimiento, se hizo aspirado de médula ósea bajo anestesia local. Las células obtenidas se concentraron y se inyectaron intramuscularmente en los gastrocnemios de las extremidades isquémicas. El grupo control retrospectivo no recibió células. La evaluación clínica incluyó varios parámetros. Las células se analizaron por citometría de flujo. Resultados: edad media de los pacientes: 69 ± 11 años; viabilidad celular: 99,15% ± 0,76%; número de células inyectadas: 9,2 x 108 ± 6,2 x 108 . Los análisis angiográficos postratamiento mostraron formación de vasos colaterales nuevos en las extremidades afectadas, con mínimo engrosamiento. Se observaron aumento en la distancia caminada libre de dolor y mejoría del dolor en reposo. La obtención y aplicación de las células no se asoció con ninguna complicación. Conclusiones: este estudio preliminar demostró que la terapia celular autóloga es segura, factible y cambia positivamente la historia natural de la EAP. Se sugiere el estudio de un número mayor de pacientes antes de establecer este tratamiento en Colombia

Matrices nanocompuestas de alcohol de polivinilo (PVA)/celulosa bacteriana (CB) para el crecimiento celular y la regeneración de tejidos

RESUMEN: En esta investigación se desarrollaron biomateriales de PVA, CB y nanocompuestos PVA/CB mediante fermentación in situ utilizando una bacteria productora de celulosa Gluconacetobacter medellinensis. Los biomateriales fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), pruebas de hinchamiento y proliferación celular in-vitro utilizando células de piel humana (Fibroblastos). No se observaron cambios en la morfología celular por el uso de los biomateriales y su microestructura estuvo estrechamente ligada a la proliferación celular. Las células mostraron una mayor afinidad por la CB, resultado relacionado con su similitud en morfología y estructura química con el colágeno. La respuesta obtenida sumada a la capacidad de la CB de imitar la forma de la interfaz gas-líquido durante su síntesis, permitió la construcción de una prenda apósito de CB en forma de guante que podría tener aplicaciones en el tratamiento de quemaduras y úlceras cutáneas.ABSTRACT: In this research, biomaterials of PVA, CB and in situ fermented PVA/CB nanocomposites were developed, using a cellulose producer bacterium, Gluconacetobacter medellinensis. The biomaterials were characterized through scanning electron microscopy (SEM), swelling and in vitro cell proliferation assay with skin cells (Fibroblast). Changes in the cell morphology were not found by the use of the biomaterials and the cell proliferation is associated with the microstructure of them. Cells showed a higher affinity to CB, outcome related to the morphological and chemical similitudes with collagen. Joining this response with the CB capacity of mimic the gas-liquid interface, was developed a glove shaped wound dressing that will have applications in burn and skin ulcer treatment

Células madre mesenquimales: una alternativa para la regeneración ósea

Mesenchymal Stem Cells (msc) are found in the bone marrow and have the capacity for self-renewal and differentiation in multiple lineages: osteogenic, condrogenic, adipogenic and thenogenic. They also serve as reservoirs involved in homeostasis, maintenance and cellular regeneration. Their application in bone alterations (traumatic defects, inflammatory and degenerative diseases) has led to the development of new osteo/conductive and/or inductive therapies. During the differentiation process of mscs to the osteogenic lineage, the progression of several cellular states is required to achieve development of the mature cell —osteocyte—, responsible for the balance and regulation of bone formation; mscs can also be differentiated from osteoclasts, which are involved in bone loss (osteoclastogenesis). Different signaling pathways have been proposed to understand the mechanisms of this process of osteogenic differentiation; however, these have not yet been completely understood due to the complexity of signaling pathways and because they converge in common activation points, finally leading the mscs to an osteogenic phenotype.Las células madre mesenquimales (cmm) residen en la médula ósea y tienen la capacidad de autorenovación y diferenciación a múltiples linajes: osteogénico, condrogénico, adipogénico, tenogénico. Además, sirven como reservorios involucrados en la homeostasis, mantenimiento y regeneración celular. Su aplicación en alteraciones óseas (defectos traumáticos, enfermedades inflamatorias y degenerativas) ha llevado al desarrollo de nuevas terapias osteo‑conductivas o inductivas. Durante el proceso de diferenciación de las cmm al linaje osteogénico se requiere de la progresión de varios estadios celulares para alcanzar el desarrollo de la célula madura —osteocito—, responsable del balance y regulación de la formación de hueso; a su vez, las cmm pueden también diferenciarse a osteoclastos, involucrados en la pérdida de hueso (osteoclastogénesis). Diferentes vías de señalización han sido propuestas para comprender los mecanismos de este proceso de diferenciación osteogénica; sin embargo, aún no han sido completamente comprendidos debido a la complejidad de las vías de señalización y que además convergen en puntos comunes de activación, que finalmente llevan a las cmm a un fenotipo osteogénico