Ingeniería Tisular con fines terapéuticos en Odontología

Artículo extractado del libro: Histología, Embriología e Ingeniería Tisular Bucodental. Gómez de Ferraris ME, Campos Muñoz A. 3ra edición .Editorial Médica Panamericana. México 2009 La ingeniería tisular es una multidisciplina de las ciencias de la salud, abocada en construir nuevos tejidos o estimular artificialmente las células existentes para lograr una neoformación tisular con fines terapéuticos, que sustituye los tejidos lesionados ó perdidos por causas diferentes.

La bioingeniería se basa en los conocimientos histológicos (principalmente la histogénesis) y se nutre de los aportes de otras disciplinas para elaborar mediante técnicas quirúrgicas un nuevo tejido estructural y funcionalmente eficiente.(Fig 1). Es conocido que en el organismo existen dos mecanismos para reparar los tejidos afectados o faltantes por noxas, accidentes o traumas: cicatrización y regeneración. En la cicatrización el tejido dañado es reemplazado espontáneamente por un tejido conectivo de tipo fibroso, que si bien repara anatómicamente la solución de continuidad no lo hace desde el punto de vista estructural y funcional. Este mecanismo puede darse de primera o segunda intención. El de primera intención se da en las heridas pequeñas (corte por incisión), donde los bordes quedan próximos y hay poca pérdida tisular. En cambio en las grandes heridas con bordes separados y con apreciable pérdida de sustancia, se reparan por segunda intención. La reparación también depende de la naturaleza de la herida, de la extensión y si es aséptica o no.

En la reparación algunos tejidos pueden cicatrizar en vez de regenerarse, en ciertas circunstancias ambos mecanismos pueden coexistir .Sin embargo, para que se pueda regenerar las células preexistentes deben ser estimuladas mediante señales químicas específicas que desencadenen la proliferación, la citodiferenciación y migración celular. Estos mecanismos son regulados y modulados por sustancias ó moléculas bioactivas como los factores de crecimiento (growth-factors= GF) o citoquinas.

Con el aporte de estos conocimientos y con los avances de la biotecnología, los investigadores “ingenieros titulares” vieron la posibilidad de transferir al órgano dañado células precursoras ó los factores químicos necesarios para desarrollar un nuevo tejido sano.

Es decir que la regeneración tisular puede inducirse artificialmente, mediante el agregado de sustancias o biomateriales para facilitar en el organismo el mecanismo de regeneración y así acortar el tiempo de restitución estructural y funcional. Esta metodología se denomina “Regeneración Tisular Guiada”y es conocida con la sigla RTG.

La RTG es un procedimiento de la bioingeniería diseñado para modular las células vecinas al sitio lesionado, para que estas células inicien la regeneración tisular. El requisito biológico indispensable para lograr la regeneración es el potencial de proliferación y los factores de señalización que regulan la división y diferenciación celular. Los modificadores biológicos pueden ser citoquinas ó factores de crecimiento ó biomateriales que tienen la capacidad potencial de modificar los tejidos del huésped, estimulando o regulando los procesos de reparación tisular.

En general, las células cuando son expuestas a factores ó señales químicas adecuadas se comportan de un modo definido y predecible para lograr la regeneración tisular El mecanismo biológico de neoformación para lograr un tejido estructural y funcionalmente similar, varia según el tipo de tejido a reconstruir y la técnica a emplear que dependerá de la extensión de la lesión.

La RTG requiere de una cantidad adecuada de células que a veces por la edad del paciente ó por la patología, faltan o hay una menor cantidad. Por ello, hay que trasplantar células “madre” para promover su proliferación y diferenciación específica La regeneración tisular guiada puede realizarse por diferentes metodologías que pueden agruparse en tres grandes áreas:

1-Por trasplantación o transferencia de células “madre”( proveniente de cultivos y almacenadas en bancos tisulares o de implantes autólogos) en los lugares dañados.

2- Por inducción de las células pre-existentes adyacentes a la zona del defecto, mediante el uso de biomateriales que contiene moléculas bioactivas (factores de crecimiento) que emiten señales sobre las células del tejido remanente, para su proliferación y posterior diferenciación tisular.

3- Por elaboración de neo-órganos o constructos titulares ¨in-vitro¨ (almacenados en banco de tejidos) y posteriormente trasplantados. En el mecanismo biológico de neoformación tisular están involucrados: las células, las sustancias bioactivas (GF) y la matriz extracelular que sirve de soporte (donde se producen las interacciones celulares por medio de los factores reguladores solubles), además de la nutrición o irrigación del terreno a regenerar.

Por ello, en la ingeniería tisular se realizan combinaciones de técnicas ya sea utilizando distintos tipos de células precursoras o troncales (madre), matrices o membranas (barreras guías, para evitar la instalación de otro tejido no deseado) y usando distintos biomateriales o injertos (autólogos, aloplásticos o aplásticos). Algunas de estas técnicas quirúrgicas, especialmente las por inducción ya son muy usadas en odontología, específicamente en la práctica profesional de periodoncia, prostodoncia ó implantes dentales para formar un nuevo tejido óseo, conocidas como técnica ROG= regeneración ósea guiada.

Por ello, en este artículo se describen brevemente los otros dos métodos que actualmente se encuentran en etapa experimental de laboratorio o de ensayos en la clínica

1-Por trasplantación o transferencia de células “madre”( proveniente de cultivos y almacenadas en bancos tisulares o de implantes autólogos) en los lugares dañados.

2- Por inducción de las células pre-existentes adyacentes a la zona del defecto, mediante el uso de biomateriales que contiene moléculas bioactivas (factores de crecimiento) que emiten señales sobre las células del tejido remanente, para su proliferación y posterior diferenciación tisular.

3- Por elaboración de neo-órganos o constructos titulares ¨in-vitro¨ (almacenados en banco de tejidos) y posteriormente trasplantados. En el mecanismo biológico de neoformación tisular están involucrados: las células, las sustancias bioactivas (GF) y la matriz extracelular que sirve de soporte (donde se producen las interacciones celulares por medio de los factores reguladores solubles), además de la nutrición o irrigación del terreno a regenerar.

Por ello, en la ingeniería tisular se realizan combinaciones de técnicas ya sea utilizando distintos tipos de células precursoras o troncales (madre), matrices o membranas (barreras guías, para evitar la instalación de otro tejido no deseado) y usando distintos biomateriales o injertos (autólogos, aloplásticos o aplásticos). Algunas de estas técnicas quirúrgicas, especialmente las por inducción ya son muy usadas en odontología, específicamente en la práctica profesional de periodoncia, prostodoncia ó implantes dentales para formar un nuevo tejido óseo, conocidas como técnica ROG= regeneración ósea guiada.

Por ello, en este artículo se describen brevemente los otros dos métodos que actualmente se encuentran en etapa experimental de laboratorio o de ensayos en la clínica

B) Células “madre”somáticas ó adultas, poseen una capacidad de diferenciación limitada y un menor grado de proliferación. Los individuos adultos poseen sitios con células poco diferenciadas, denominadas células madre adultas ó precursoras. El número de células varía de un tejido a otro.Estas células se encuentran en la sangre, médula ósea, retina, cornea, piel, músculo esquelético, pulpa dental y periodonto apical (zona de encrucijada tisular entre pulpa dental y tejido periodontal). Actualmente la mayoría de los países apoya solamente la utilización de las células “madre” adultas con fines terapéuticos. Se consideran también células madre adultas a las células de la sangre del cordón umbilical del recién nacido. En el año 1989 se demostró que la sangre del cordón umbilical humano contenía una gran cantidad de células precursoras similar a las de la médula ósea. Se trata de células madre que pueden servir de precursoras de cualquier especie celular sanguínea. Los transplantes de médula ósea son de extraordinario valor terapéutico en la medicina actual. El tejido del cordón umbilical también contiene células mesenquimáticas que pueden generar hueso o cartílago e incluso podrían convertirse en células cerebrales de sostén según algunos trabajos reportados. La conservación de células del cordón umbilical ha dado lugar a la creación de bancos celulares, lo que hará posible en el futuro que un niño con cierta patología, pueda curarse con células del cordón umbilical propias o procedente de un banco de donantes. La utilización de células “madre” con fines terapéuticos en odontología se encuentra en etapa de investigación experimental en distintos laboratorios del mundo.

Las investigaciones están dirigidas hacia la construcción del órgano dental completo. Se utilizan diferentes protocolos ya sea con células madre de origen dentario (de gérmenes dentarios o de pulpa de dientes deciduos o permanentes Fig 2) o con células mesenquimáticas de origen no dentario; ambos modelos requieren su posterior implantación en animales de laboratorio para desarrollarse.

Fig 2: tomada deSOARES A. P. y colaboradores. 2007 R Dental Press Ortodon Ortop Facial.12:33-40. La tipificación, el cultivo y las posibilidades de diferenciación de las células madre de la pulpa no sólo en odontoblastos, sino en otros tipos celulares (por su multipotencialidad) depende del progreso futuro de la biotecnología. Actualmente las células pulpares de reserva, entre las que se incluye DPSC ( stem-cell del complejo dentino- pulpar) recientemente identificada, al poseer un importante potencial regenerativo se está utilizando experimentalmente al igual que los FG para la formación de dentina que reemplaza la dentina perdida o alterada.( ver Fig 3 )