¿Cómo logramos que las células cultivadas en un laboratorio se comporten como si estuvieran dentro del cuerpo humano? La respuesta corta es: movimiento.
En el campo de la mecanobiología, estamos descubriendo que para reparar tejidos como los tendones, no basta con tener las células adecuadas; también necesitamos el entorno físico correcto. Hoy analizamos cómo el uso de bioreactores 3D está revolucionando el estudio de las Células Madre 3d Derivadas del Tendón (TDSC).
¿Qué es la mecanobiología y por qué es vital?
La mecanobiología es una disciplina fascinante que combina la biología, la ingeniería y la física. Su objetivo es estudiar cómo las células sienten y responden a las fuerzas físicas.
Los tendones son el ejemplo perfecto: conectan el músculo con el hueso y están sometidos a estiramientos constantes y repetitivos. Por eso, para estudiar sus células madre 3d (las TDSC), no podemos simplemente dejarlas en un plato de cultivo plano y estático. Necesitan sentir la fuerza.
De las 2D a las 3D: Un salto necesario
Tradicionalmente, la mayoría de los estudios se realizaban en modelos de dos dimensiones (2D). Sin embargo, las investigaciones recientes demuestran que la estimulación mecánica uniaxial en 3D ofrece un entorno mucho más realista.
Al utilizar un bioreactor personalizado para aplicar fuerza tridimensional, logramos que las células interactúen mejor con su matriz, lo que favorece la tenogénesis (la creación de tejido de tendón saludable).
Dos caminos para la regeneración: Con o sin andamios
En nuestro laboratorio, hemos desarrollado dos métodos principales para aplicar esta estimulación mecánica:
- Método basado en andamios (Scaffold-based): Utiliza un soporte de colágeno que proporciona el espacio tridimensional para que las células se adhieran.
- Ventaja: Es más rápido y permite el desarrollo de dispositivos biológicos implantables quirúrgicamente.
- Método sin andamios (Scaffold-free): Se estimula a las células para que ellas mismas generen su propia matriz extracelular, formando un «organoide» de tendón.
- Ventaja: Aunque requiere más tiempo, imita mejor el proceso biológico natural.
Dato clave: Ambos métodos han demostrado ser eficaces para activar los marcadores de tenogénesis en las células madre 3d, superando con creces los resultados de los cultivos estáticos tradicionales.
Aplicaciones más allá del tendón
Aunque este estudio se centra en los tendones, el uso de bioreactores abre puertas para otras células sensibles a la fuerza mecánica, tales como:
- Miocitos cardíacos (corazón).
- Osteocitos (hueso).
- Células endoteliales (vasos sanguíneos).
El Proceso en el Laboratorio (Resumen Técnico)
Para quienes buscan profundizar en la metodología, el proceso estándar incluye:
- Aislamiento: Obtención de TDSC de ratones (cepa C57BL/6) y su caracterización mediante citometría de flujo (CD44, CD90, etc.).
- Esterilización rigurosa: Uso de autoclave a 134 °C para los componentes de la cámara y luz UV para los motores.
- Estimulación: Uso de medios específicos enriquecidos con factores de crecimiento de tejido conectivo y ácido ascórbico.
La ingeniería de tejidos está dejando de ser una ciencia de «cultivo estático» para convertirse en una disciplina dinámica. Los bioreactores no son solo herramientas, son el puente que nos permite replicar la vida misma fuera del cuerpo.