Las células madre mesenquimales (hMSCs) se utilizan tanto en terapias autólogas (paciente a paciente) como en terapias alogénicas (de un donador universal para muchos pacientes). Esta diferencia determina la escala de producción necesaria, y con ello el tipo de biorreactor más adecuado.
En el caso de las terapias autólogas, los biorreactores desechables de mesa suelen ser suficientes para obtener la cantidad de células requerida. En estos sistemas, las hMSCs pueden crecer como esferoides (spheroids) o bien sobre microcarriers (MCs).
Cultivo basado en esferoides: ventajas y limitaciones
Los esferoides permiten que las células estén en contacto directo entre sí, favoreciendo la comunicación celular y una conducta más parecida a la del tejido nativo. Además, generan su propia matriz extracelular (ECM), lo que les da soporte natural.
Este enfoque es útil para estudios de diferenciación y modelos 3D, pero presenta limitaciones cuando se busca expansión masiva:
- La densidad de células madre mesenquimales está restringida al tamaño y número de esferoides.
- Esferoides grandes (>200–300 μm) pueden sufrir problemas de difusión de oxígeno y nutrientes, lo que induce apoptosis o diferenciación no deseada.
Por estas razones, aunque los esferoides son valiosos para investigación, no son la mejor opción para producción a gran escala.
Microcarriers: una alternativa para la expansión masiva
Los microcarriers (MCs) son pequeñas esferas que ofrecen una superficie de anclaje para el crecimiento celular. Existen distintos tipos que varían en tamaño, material y recubrimiento (colágeno, laminina, fibronectina, etc.).
Estudios han demostrado que las hMSCs derivadas de médula ósea crecen mejor en MCs recubiertos con proteínas de matriz extracelular, que favorecen la adhesión celular gracias a la secuencia RGD.
El éxito de este método depende tanto de la elección del MC como de la composición del medio de cultivo. Algunos biorreactores han mostrado ser altamente efectivos para mantener MCs en suspensión con baja energía, reduciendo el estrés celular.
Escalando hacia terapias alogénicas
Cuando se requieren grandes cantidades de células —como en las terapias alogénicas— se utilizan biorreactores de escala piloto o de producción (50 L o más).
Aquí los cultivos basados en esferoides pierden relevancia debido a su baja reproducibilidad, mientras que los MCs permiten procesos más estables y escalables. Con medios suplementados (ej. lisado de plaquetas humanas o suero fetal bovino), se han alcanzado densidades de hasta 0.7 × 10⁶ células/mL.
Aunque los resultados con medios libres de suero todavía son menores, los avances recientes en formulaciones comerciales libres de xenoderivados están abriendo el camino hacia una expansión más segura y eficiente para aplicaciones clínicas a gran escala.