La formación de hueso es un proceso complejo. Para estudiar sus mecanismos, en la salud y la enfermedad, existe una gran necesidad de modelos funcionales que capturen en paralelo los procesos de formación celular y matricial.

Los organoides -masas de tejido tridimensional creadas en el laboratorio mediante el cultivo de células madre- pueden dar luces de los procesos mencionados con anterioridad, a partir de su creación y desarrollo. 

Estos prototipos de tejido óseo han sido difíciles, ya que su estructura está compuesta por diferentes tipos de células que coexisten inmersas en una matriz extracelular y una estructura de colágeno y minerales, los que están sujetos a una remodelación continua.  

Intentos previos para crear un organoide óseo humano no han logrado imitar de forma concreta el modo en que las células se forman en paralelo con esa matriz y las interacciones con ella. Un estudio publicado en la revista Advanced Functional Materials [1], intenta contradecir la historia reciente, explicando la creación de un modelo realista que contribuirá en desentrañar los mecanismos de diversas enfermedades de este órgano. 

Según el equipo de investigación encabezado por Anat Akiva, la formación del organoide de carácter óseo ha de tener un elemento clave: aplicar fuerza mecánica simulando las tensiones que modelan los huesos en el cuerpo humano. Con esto, se da origen a que las células precursoras de la médula ósea se transformen en osteoblastos y osteocitos.

En particular, la diferenciación de las células mesenquimales derivadas de la médula ósea humana en osteocitos, que forman el 90-95% de la fracción celular del tejido óseo, no se había logrado in vitro.

Durante el proceso, se produjo un crecimiento de una matriz extracelular muy parecida a la del tejido óseo humano. Al cabo de cuatro semanas de cultivo se forma un cilindro en miniatura de tejido fibroso lo que se expresa como el hueso inmaduro.

Este experimento abre la posibilidad de observar de manera detallada qué es lo que sucede a escala molecular cuando el proceso de osteogénesis falla y provoca trastornos óseos. Uno de ellos es la osteogénesis imperfecta, trastorno genético que debilita la matriz extracelular y causa cientos de fracturas espontáneas a lo largo de la vida.

“Contamos con un sistema fiable para fabricar tejido óseo, con el cual podremos estudiar qué falla exactamente y averiguar si hay una solución”, sostiene Akiva.

El equipo logró demostrar que los osteocitos forman una red que muestra la comunicación célula-célula a través de la expresión de esclerostina incrustada dentro de la matriz de colágeno que es formada por los osteoblastos y mineralizada bajo control biológico.

El sistema desarrollado por Akiva y su equipo constituye el modelo in vitro más completo para investigar la osteogénesis, tanto en situaciones fisiológicas como patológicas, así como bajo la influencia de desencadenantes externos. 

Referencia
[1] Anat Akiva, Johanna Melke. An Organoid for Woven Bone. 2021;10.1002/adfm.202010524

Por Camila Gutiérrez P.