Osteochondral Tissue-On-a-Chip: A Novel Model for Osteoarthritis Research
Irene González-Guede, Daniel Garriguez-Perez, Benjamin Fernandez-Gutierrez
Investigadores del grupo de Patología Musculoesquelética del Instituto de Investigaciones Sanitarias del Hospital Clínico San Carlos (IdISSC) han desarrollado un modelo innovador de Organ-On-a-Chip para estudiar mecanismos de la artrosis y explorar nuevas terapias, proporcionando una alternativa viable a los modelos animales.
La artrosis, una enfermedad degenerativa que afecta a las articulaciones de millones de personas en todo el mundo, representa un gran reto para la ciencia debido a su complejidad. Actualmente, no existen medicamentos que puedan detener o revertir el avance de la enfermedad, solo tratamientos que alivian los síntomas. Los métodos tradicionales de investigación, tanto in vitro como in vivo, presentan limitaciones importantes, ya que no logran reflejar con precisión la complejidad del tejido articular humano. Ante esta necesidad, el estudio titulado “Osteochondral Tissue-On-a-Chip: A Novel Model for Osteoarthritis Research” publicado en la revista científica International Journal of Molecular Sciences, ofrece un enfoque innovador con el uso de la tecnología Organ-On-a-Chip, representando por su diseño una mayor precisión del entorno de las articulaciones.
El nuevo modelo utiliza tejido osteocondral obtenido de pacientes con artrosis que se han sometido a cirugías de reemplazo de rodilla. Estos tejidos se cultivan en un sistema Organ-On-a-Chip que suministra oxígeno y glucosa de manera controlada desde el hueso hasta el cartílago y limitando de oxígeno al cartílago, replicando las condiciones fisiológicas humanas. La actividad de lactato deshidrogenasa (LDH), un indicador de supervivencia celular, se mantuvo estable hasta los 63 días, superando ampliamente el tiempo de viabilidad de los cultivos tradicionales en placa, que se limitó a 24 días. Adicionalmente, se analizaron marcadores clave de degradación de la matriz extracelular del tejido, como los glucosaminoglicanos (GAGs), fosfatasa alcalina (ALP) y el colágeno tipo II (Coll2-1). Los resultados obtenidos mostraron cambios en estos marcadores a partir del día 59. Esto confirma que el modelo es eficaz para estudios de aproximadamente dos meses, brindando un amplio período para investigar.
A diferencia de otros Organ-On-a-Chip de articulación que utilizan células aisladas o tejidos creados artificialmente, este nuevo modelo mantiene la interacción natural entre el cartílago y el hueso subcondral, lo que permite una mejor replicación de las condiciones fisiológicas. Incorporando factores específicos del paciente, como la edad, el género y las condiciones genéticas, el modelo proporciona una plataforma más precisa para estudios traslacionales y el desarrollo de terapias personalizadas. Además, este enfoque ofrece una alternativa más ética a los modelos animales, alineándose con los principios de las 3Rs (reemplazar, reducir y refinar el uso de animales en la investigación).
Con el modelo Osteocondral Tissue-On-a-Chip, los investigadores esperan mejorar la investigación en artrosis, acelerar la validación de nuevos fármacos y adaptar tratamientos a cada paciente, marcando un paso significativo hacia una medicina más eficaz y personalizada.
