Las malformaciones, los daños y los fallos orgánicos son las causas más comunes de morbilidad y mortalidad humanas. Se calcula que cada año nacerán más de 35.000 niños con malformaciones de órganos, 100.000 personas sufrirán la amputación de sus extremidades, 5.000 personas en espera de órganos morirán sin recibir un trasplante y 1 millón de personas morirán por enfermedades de órganos. El objetivo del Tema de Biología Regenerativa e Ingeniería de Tejidos (RBTE) es desarrollar la base de conocimientos y las tecnologías necesarias para sustituir o regenerar tejidos y órganos humanos y, de este modo, resolver estos graves problemas de salud y contribuir a mejorar la calidad de vida y el bienestar.
Para lograr este objetivo, los científicos del RBTE están siguiendo tres vías de investigación relacionadas. En primer lugar, los científicos de la RBTE están utilizando enfoques de células madre y de desarrollo para investigar cómo se forman y regeneran los órganos. En segundo lugar, los científicos de la RBTE utilizan los conocimientos adquiridos en los estudios sobre células madre y desarrollo para regenerar tejidos y órganos en una serie de organismos modelo y no modelo. En tercer lugar, los científicos de la RBTE están trasladando sus investigaciones de los organismos modelo y no modelo a los seres humanos. Estas tres vías de investigación se analizan con más detalle a continuación. Con este enfoque multifacético, los científicos de la RBTE están dando grandes pasos hacia el desarrollo de tecnologías regenerativas que tendrán un impacto positivo en la vida de las muchas personas que sufren malformaciones, daños y fallos en sus órganos.
Biología de las células madre y del desarrollo: La comprensión de los procesos celulares y de desarrollo que subyacen al crecimiento de los órganos y tejidos proporciona una base crítica y necesaria para la regeneración de órganos y tejidos. La regeneración de órganos es un proceso complejo que requiere la sustitución simultánea de huesos, músculos esqueléticos y tendones, y el recrecimiento de nervios, vasos sanguíneos y piel. Por lo tanto, antes de poder regenerar los órganos, hay que comprender las bases del desarrollo de todos estos acontecimientos. Para lograr este objetivo, los científicos de la RBTE utilizan diversos enfoques de investigación que se dividen en dos grandes categorías: la investigación con células madre y la biología del desarrollo. En cuanto a la investigación con células madre, los científicos de la RBTE están estudiando la determinación del destino de las células. En esta investigación, los científicos de la RBTE investigan las señales que transforman una célula indiferenciada en una específica de un tejido u órgano. En cuanto a la biología del desarrollo, los científicos de la RBTE están investigando los procesos celulares y moleculares que sustentan el desarrollo normal de órganos y tejidos en organismos modelo y no modelo.
Regeneración en modelos animales: Los científicos de la RBTE están aplicando los conocimientos obtenidos de la investigación en células madre y biología del desarrollo para regenerar tejidos y órganos en muchos animales modelo y no modelo. Entre los animales estudiados se encuentran ranas, ratones, ratas, conejos, cerdos y zarigüeyas. Esta investigación constituye una base esencial para la regeneración de órganos y tejidos en los seres humanos. En concreto, la investigación en modelos animales puede aportar conocimientos importantes sobre los procesos celulares y moleculares que sustentan la regeneración de órganos y tejidos. Los científicos de la RBTE están adoptando dos enfoques principales para regenerar tejidos en modelos animales. En el primero, los científicos de la RBTE están comparando los procesos celulares y moleculares que operan en los tejidos y órganos que son capaces de regenerarse con los procesos que operan en los tejidos y órganos que no lo son. De este modo, los científicos de la RBTE son capaces de identificar los procesos específicos que sustentan la regeneración de órganos y tejidos. En el segundo enfoque, los científicos de la RBTE aplican los principios de la bioingeniería y la ciencia de los materiales a la regeneración de tejidos y órganos. En este enfoque innovador, los científicos de la RBTE están utilizando andamios, tejidos, moléculas bioactivas y células de ingeniería para mejorar la regeneración de órganos y tejidos con gran éxito.
Investigación translacional en regeneración humana: El objetivo final de la biología regenerativa es regenerar con éxito tejidos y órganos en humanos. Para lograr este objetivo, los científicos de la RBTE han establecido colaboraciones de investigación activas con médicos de varias instituciones, como la Clínica Mayo, la Universidad de Illinois en Chicago, la Universidad Northwestern y el Hospital Carle. A través de estas colaboraciones, los científicos de la RBTE están trasladando los conocimientos adquiridos en la investigación sobre células madre, desarrollo y regeneración en animales modelo y no modelo a la regeneración de órganos y tejidos en humanos. Estos esfuerzos de traslación implican el uso de andamios biodegradables en combinación con factores de crecimiento y células madre adultas como tratamiento de grandes traumas o enfermedades óseas y/o cartilaginosas. Las áreas de interés incluyen la regeneración del hueso en el cráneo, la columna vertebral, los huesos largos y los dedos, y del cartílago en la cara, la tráquea y las articulaciones. La metodología empleada podría reducir o incluso eliminar la necesidad de procedimientos de extracción e injerto de hueso, disminuyendo el número de cirugías de los pacientes.