La degeneración del cartílago y las lesiones afectan a 350 millones de personas en todo el mundo. Los pacientes con estas condiciones experimentan un aumento del dolor y la incomodidad con el tiempo. Sin embargo, un emocionante avance en la investigación de la regeneración de tejidos ofrece la promesa de un alivio significativo. El estudio, dirigido por profesores del Instituto Forsyth, sugiere un nuevo enfoque para producir células de cartílago con enormes implicaciones en la medicina regenerativa para futuras lesiones de cartílago y tratamientos de degeneración.

Como entiende cualquier guerrero de fin de semana, las lesiones del cartílago en las articulaciones, como las rodillas, los hombros y las caderas, pueden resultar extremadamente dolorosas y debilitantes. Además, las condiciones que causan la degeneración del cartílago, como la artritis y el trastorno de la articulación temporomandibular (TMJ), afectan a 350 millones de personas en el mundo y le cuestan al sistema de salud pública de los EE. UU. más de $ 303 mil millones cada año. Los pacientes que padecen estas afecciones experimentan un aumento del dolor y la incomodidad con el tiempo.

Sin embargo, un estudio emocionante dirigido por profesores del Instituto Forsyth sugiere nuevas estrategias para producir células de cartílago con enormes implicaciones en la medicina regenerativa para futuras lesiones de cartílago y tratamientos de degeneración. En un artículo, titulado « GATA3 mediates nonclassical β-catenin signaling in skeletal cell destino decision and ectpic chondrogenesis », los coprimeros autores Takamitsu Maruyama y Daigaku Hasegawa, y el autor principal Wei Hsu, describen dos descubrimientos revolucionarios, incluida una nueva comprensión de un proteína polifacética llamada β-catenina.

El Dr. Hsu es científico sénior en el Instituto Forsyth y profesor de Biología del Desarrollo en la Universidad de Harvard. También es miembro afiliado de la facultad del Instituto de Células Madre de Harvard. Otros miembros que realizaron el estudio fueron los científicos suizos Tomas Valenta y Konrad Basler, y los científicos canadienses Jody Haigh y Maxime Bouchard. El estudio aparece en la edición más reciente de Science Advances.

« El objetivo de este estudio », dijo el Dr. Maruyama de Forsyth, « era descubrir cómo regenerar el cartílago. Queríamos determinar cómo controlar el destino celular, para hacer que la célula somática se convirtiera en cartílago en lugar de hueso ».

Anteriormente, se pensaba que la vía de transducción de señales de Wnt era la determinante de si una célula se convertía en hueso o cartílago. El factor maestro que transduce las señales de Wnt es la β-catenina. La base de esta creencia fue el resultado de que cuando se interrumpía la β-catenina, el hueso se convertía en cartílago.

Sin embargo, la β-catenina también actúa como una molécula de adhesión celular para facilitar la interacción célula-célula, la función original identificada antes del descubrimiento de su papel en la señalización de Wnt. « Sabemos que esta molécula es importante para la determinación del destino celular, pero el mecanismo permaneció abierto para el estudio », dijo el Dr. Hsu.

El equipo probó lo que sucedería cuando la β-catenina solo estuviera parcialmente afectada para la señalización y descubrió que, en ese caso, las células no podían formar hueso o cartílago. Después de estas pruebas, los científicos concluyeron que la señalización de Wnt es un factor determinante para la formación de hueso, pero que no es suficiente para la generación de cartílago.

« Queríamos saber cuál era el factor para la determinación del destino celular », dijo el Dr. Maruyama. « ¿Qué reprograma una célula para convertirse en cartílago si no está señalando Wnt? »

Esta pregunta condujo a un segundo descubrimiento importante : GATA 3, una acción alternativa de la β-catenina responsable del cambio de destino de las células esqueléticas. GATA3 es un regulador de un solo gen, que activa la expresión de genes específicos del cartílago en las células. « Básicamente », dijo el Dr. Wei Hsu, « GATA3 se une a las secuencias del genoma requeridas para la reprogramación. GATA3 cambia las reglas del juego porque podemos usarlo para cambiar potencialmente cualquier célula somática para convertirla en una célula formadora de cartílago, similar a usar cuatro factores de células madre para generar células embrionarias similares a células madre llamadas células madre pluripotentes inducidas (iPSC) ».

Ser capaz de controlar el destino celular de esta manera hace posible dirigir una célula para que se convierta en hueso, cartílago o grasa, lo que tiene enormes implicaciones para crear nuevos tratamientos para 1 de cada 4 personas que viven con lesiones de cartílago y degeneración del cartílago. Actualmente no existe un tratamiento que pueda regenerar el cartílago, y los tratamientos actuales no pueden mejorar la función articular.

Esta investigación abre nuevas vías para que los científicos exploren y es un avance emocionante en la investigación de regeneración de tejidos con la promesa de un alivio significativo para miles de pacientes. Este trabajo cuenta con el apoyo del Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial de los Institutos Nacionales de Salud con los números de concesión R01DE015654 y R01DE026936 al Dr. Wei Hsu.