Un equipo internacional de científicos identificó, por primera vez, los distintos tipos de células madre esqueléticas que hacen posible la regeneración ósea.
Según informó la Universidad de Stanford, este hallazgo no solo redefine el conocimiento sobre la regeneración ósea, sino que también abre la puerta a nuevas terapias regenerativas que podrían acelerar la recuperación tras fracturas y mejorar la salud ósea en general, además de combatir enfermedades que debilitan el esqueleto.
El estudio, publicado en la revista Cell Stem Cell, fue liderado por Thomas Ambrosi, profesor adjunto de Cirugía Ortopédica en la Universidad de California en Davis, junto al Dr. Michael Longaker y Charles Chan, ambos de la Universidad de Stanford.
La investigación contó con la colaboración de equipos de la Universidad de California en San Diego, la Universidad de Alabama en Birmingham y el Chan Zuckerberg Biohub, y recibió apoyo de la Alianza Wu Tsai para el Rendimiento Humano.
Las células madre esqueléticas, distintas de las mesenquimales ampliamente estudiadas, son células raras y difíciles de aislar, incrustadas en el tejido óseo. Estas últimas tienen la capacidad de generar nuevos tejidos óseos y son esenciales para la formación, mantenimiento y reparación de los huesos a lo largo de la vida.
De acuerdo con la Universidad de Stanford, la mayoría de los tratamientos con células madre para la salud ósea se han basado en células estromales mesenquimales (que pueden transformarse en hueso, cartílago o grasa), cuyos resultados clínicos han sido en gran medida limitados.
Ambrosi explicó que “las células madre son la fuente de toda formación ósea nueva, por lo que trabajos como este son la base para el desarrollo de nuevos tratamientos para afecciones relacionadas con la salud ósea y la regeneración retrasada o deficiente de fracturas”.
El equipo analizó células madre esqueléticas de diez regiones diferentes del esqueleto humano, tanto en desarrollo como en adultos, incluidas muestras de pacientes con fracturas no consolidadas y personas con enfermedades óseas.
Uno de los principales hallazgos fue la identificación de cuatro subtipos principales de células madre esqueléticas, cada uno especializado en una función distinta: formación de hueso, cartílago, estroma de la médula ósea o tejido fibroso. Esta diversidad permite que distintas partes del esqueleto respondan eficazmente a lesiones o necesidades estructurales.
El equipo de Stanford utilizó técnicas avanzadas de secuenciación de ARN de célula única y análisis computacional para crear el primer mapa espacial de la ubicación de estos subtipos dentro de los huesos humanos. Este mapa revela variaciones regionales que explican la especialización funcional y la capacidad de respuesta del tejido óseo.
Impacto del envejecimiento y la enfermedad
Con el envejecimiento o la aparición de enfermedades óseas, el equilibrio entre estos subtipos celulares se altera. En la juventud, las proporciones favorecen la formación de huesos fuertes, pero con el paso del tiempo, las células madre tienden a diferenciarse hacia destinos fibróticos, generando tejido similar a cicatrices en lugar de hueso funcional.
Ambrosi señaló que “este cambio es parte de la razón por la cual los huesos se vuelven más frágiles con la edad y no sanan adecuadamente”. En el análisis de más de 400 muestras, el equipo observó que adultos mayores o con fracturas no consolidadas mostraban una mayor producción de tejido fibroso, lo que limita la regeneración ósea.
Además, en enfermedades como la displasia fibrosa, una patología genética que debilita los huesos, se identificó una mayor presencia de células madre con características pro-fibróticas. Esto refuerza la relación entre el desequilibrio celular y la disfunción ósea.
Para profundizar en los mecanismos involucrados, los investigadores desarrollaron un enfoque computacional innovador que permitió identificar genes activados o inhibidos en las distintas poblaciones celulares. El análisis reveló redes génicas específicas responsables de regular el equilibrio entre la regeneración ósea y la formación de tejido fibroso.
Con esta información, los científicos lograron construir el primer mapa espacial detallado del esqueleto humano en términos de células madre esqueléticas.