Reconstrucción craneal utilizando células estromales mesenquimales y biomateriales reabsorbibles

Antecedentes: los defectos óseos craneales a menudo se dejan después de una cirugía cerebral, generalmente para permitir que se recupere la inflamación del cerebro antes de reimplantar posteriormente una cubierta protectora del cerebro (craneoplastia). Estos procedimientos se realizan en cualquier parte de la bóveda craneal, ya sea unilateral o bilateralmente. La pieza original de hueso (placa de hueso autólogo = colgajo óseo) se coloca en un recipiente estéril y se almacena en un frigorífico a una temperatura de -40oC.

Semanas o meses después, cuando el cerebro está relajado, el cuero cabelludo está bien curado y la condición médica del paciente lo permite, se lleva al individuo de nuevo a la sala de operaciones y se reimplanta el hueso (un procedimiento conocido como craneoplastia autóloga). El objetivo del procedimiento es restaurar la estética y la protección del cerebro subyacente y, a veces, también puede mejorar los síntomas neurológicos por mecanismos desconocidos. Desafortunadamente, estos objetivos no siempre se logran y, aunque técnicamente sencillo, se sabe que el procedimiento está asociado con una serie de complicaciones. Dos de los más significativos son la infección (por lo que es necesario retirar y reemplazar el colgajo óseo) y la reabsorción (por la que se compromete la función protectora). En general, el 10 % de los pacientes con hueso autólogo se infectan, el 10 % requiere reemplazo debido a la reabsorción y el 12 % sufre una reabsorción significativa; luego, en el 32 % de los casos, el hueso autólogo ha fallado.

En cada caso de fracaso de la craneoplastia, el paciente requiere reingreso, una segunda operación para retirar el colgajo óseo, terapia antibiótica prolongada (en caso de infección), y luego una nueva placa hecha a medida y reingreso para un tercer procedimiento quirúrgico.

En la mayoría de los casos se utilizan materiales sintéticos como polimetilmetacrilato y malla de titanio para la reconstrucción. Comúnmente, el cirujano realiza la reconstrucción utilizando dichos materiales para esculpir la craneoplastia. Más recientemente, se han utilizado placas de titanio hidroformadas. Esto conlleva un proceso de tomografía computarizada del defecto, reconstrucción virtual, impresión 3D de moldes, prensado de la placa y acabado manual. Si bien ha tenido mucho éxito en el tratamiento de más de 150 pacientes, la craneoplastia de titanio permanece en el paciente de por vida y, como material no biológico, se presenta como un sitio preferencial para la infección (aproximadamente el 5% de los casos). Además, las imágenes médicas de TC para la evaluación y el tratamiento de afecciones neurológicas se ven comprometidas de por vida debido a los artefactos metálicos que surgen de las placas. Además, la interferencia con los equipos de escaneo de metales comúnmente utilizados con fines de seguridad también sigue siendo un problema de por vida. Los pacientes con una craneoplastia de titanio infectada requieren un cuarto ingreso para retirar la placa de metal o polímero, tratamiento prolongado con antibióticos y luego un quinto procedimiento quirúrgico para reinsertar una nueva craneoplastia.

Células estromales mesenquimales (MSC): las MSC son células adultas multipotentes capaces de diferenciarse en múltiples linajes mesenquimales. Son células adherentes de tipo fibroblastoide con gran capacidad de expansión. Residen dentro del tejido conectivo de la mayoría de los órganos y se han aislado de la médula ósea, la placenta, el tejido adiposo, el cordón umbilical, el líquido amniótico, la sangre circulante, varios tejidos fetales, la sinovia del músculo esquelético, la pulpa dental, el hígado, el bazo, los pulmones y la dermis. La mayor parte del trabajo se ha centrado en MSC derivadas de la médula ósea, sin embargo, también hay algunos informes clínicos que utilizan tejido adiposo y MSC derivadas de la placenta. Las MSC de diferentes fuentes pueden no ser funcionalmente equivalentes o exhibir el mismo potencial de diferenciación. Las principales funciones de las MSC derivadas de la médula ósea con respecto al presente estudio es la capacidad de diferenciarse por el linaje osteogénico. Es esta capacidad de diferenciación la que los ha aplicado a la seudoartrosis ósea y al tratamiento de deficiencias esqueléticas óseas de tamaño crítico y, en particular, a la reconstrucción de vacíos craneales. En la propuesta actual, Cell and Tissue Therapies W.A. en Royal Perth Hospital tiene una amplia experiencia y solicitó una licencia de TGA (Therapeutics Goods Administration, la autoridad reguladora del gobierno australiano) para fabricar y proporcionar MSC para el tratamiento de pacientes.

Las MSC no son inmunogénicas y escapan al reconocimiento de las células T alorreactivas y las células NK. Tienen un bajo nivel de expresión de HLA clase I y ninguna expresión de HLA clase II. No expresan moléculas coestimuladoras y no pueden inducir una respuesta inmunitaria mediada por células T y, por lo tanto, pueden usarse como células donantes universales. Las células alogénicas se han utilizado ampliamente en ensayos clínicos tanto en la modulación inmunitaria como en la reparación de tejidos. La ventaja de usar células alogénicas es que se puede controlar la edad del donante. La literatura indica que las MSC extraídas de donantes mayores de 40 años son inferiores. Dado que muchos de los pacientes tratados con una craneoplastia tienen más de 40 años, es preferible el uso de células alogénicas en este estudio. Los ensayos clínicos en humanos y los estudios en animales respaldan el uso de células alogénicas.

Craneoplastia: El Departamento de Ingeniería Médica y Física del Royal Perth Hospital es líder mundial en el suministro de implantes personalizados y ha suministrado craneoplastias de titanio personalizadas durante quince años. La metodología básica que se ha utilizado para tratar a más de 150 pacientes incluye la reconstrucción del vacío utilizando un software avanzado basado en la tomografía computarizada de los pacientes. Una vez que se ha reconstruido el vacío, se crea un molde hembra para prensar la placa de titanio. Luego, la placa se termina a mano y se verifica si encaja en un modelo defectuoso prefabricado.

Biocerámica: Las biocerámicas reabsorbibles como la hidroxiapatita y el fosfato tricálcico beta se han utilizado en el tratamiento del déficit óseo durante muchos años. Por ejemplo, el sustituto de injerto óseo ChronOS (Synthes GmbH, Oberdorf) es un sustituto de injerto óseo totalmente sintético y reabsorbible que consiste en fosfato beta-tricálcico con una resistencia a la compresión similar a la del hueso esponjoso. La porosidad interconectada actúa como una matriz osteoconductora para el crecimiento interno de células óseas y vasos sanguíneos. Dichos materiales se utilizan para el relleno de defectos óseos después de un traumatismo, reconstrucción o corrección en indicaciones sin soporte de carga y comúnmente estos materiales prescriben un método de perfusión de los gránulos en el quirófano con la propia médula ósea del paciente. Se ha demostrado que la reabsorción de las biocerámicas ocurre en un período de 6 a 18 meses (Buser 1998).

Andamio de polímero: hay una gran variedad de materiales de polímero que se utilizan para la cirugía, incluso en el área de la cirugía craneomaxilofacial. El polímero más común es el poli(ácido láctico). El PLA como 70:30 poli(L-lactide-co-D,L-lactide) está hecho de un copolímero amorfo biodegradable que finalmente se reabsorberá in vivo. Los materiales biocerámicos y poliméricos están aprobados por la TGA para esta indicación.