células madre aplicadas a la odontología - Dental-Book

CÉLULAS MADRE
APLICADAS A LA
ODONTOLOGÍA
ÍNDICE
Página 1 -----------------------------Resumen
Página 2 -----------------------------Introducción
Página 3 -----------------------------Material y métodos
Página 4-10 -------------------------Discusión
Página 11 ---------------------------Conclusión
Página 12----------------------------Bibliografía
Página 13----------------------------Anexos
RESUMEN
Nos hemos centrado en los últimos avances de la biotecnología aplicados a la
odontología ya que en un futuro no muy lejano será una revolución en este campo.
Existen diversos estudios realizados en animales en los cuales se ha logrado la creación
de hueso y dientes a través de células madre del mismo, e incluso obtenidas de un
humano.
Nos hemos basado en los artículos más recientes ya que esta materia está en constante
renovación y nos hemos centrado principalmente en el método utilizado en animales y
en cómo afectaría esto a los humanos.
INTRODUCCIÓN
Actualmente, la investigación en células madre se considera una de las líneas de
investigación más innovadora para la reparación y regeneración de tejidos u órganos
como el tejido dental y periodontal. La obtención de células madre en diferentes tejidos
como médula ósea, complejo pulpo dentinario y cordón umbilical, entre otros, del
propio paciente, serán necesarios para permitir una completa regeneración funcional de
los tejidos de la cavidad oral, eliminando los problemas de rechazo inmunológico,
debido que el trasplante es autólogo (aunque en las últimas investigaciones del 2011 se
han realizado experimentos con células madre humanas en ratones, con éxito).
La perspectiva de las células madres usadas en un futuro inmediato en los tratamientos
odontológicos está dirigido a regenerar tejidos periodontales y regeneraciones óseas,
que permitan la rehabilitación oral completa del paciente, eliminando los posibles
rechazos inmunológicos del implante, pero en un futuro lejano la bioingeniería creará
estructuras dentarias completas, mediante la diferenciación de los diferentes fenotipos
celulares, que permitirán la restauración de las células involucradas en el daño dental,
pudiendo reparar dentina, esmalte e incluso mantener la vitalidad pulpar después de un
proceso cariogénico.
La bioingeniería promete la resolución de múltiples problemas clínicos derivados de
factores predisponentes de una maloclusión como son la pérdida del diente a causa de la
caries dental, etc; al igual que factores hereditarios como la anodoncia, mediante la
creación de estructuras dentarias completas formadas con células madres recolectadas
de hueso o de pulpa dental del propio paciente, las cuales podrán ser usadas, para
reparar el hueso craneofacial o regenerar tejido dental, enfermedades degenerativas,
traumas, enfermedades infecciosas, síndromes y/o maloclusiones esqueléticas.
MATERIAL Y MÉTODOS
Hemos buscado siete artículos del PubMed diferentes entre sí acerca del uso de células
madre en odontología y en cómo esto supone un gran avance en las distintas
especialidades odontológicas: Implantología, Cirugía e incluso Ortodoncia.
En primer lugar hemos tenido que informarnos sobre este campo de la biotecnología, así
como de la clonación terapéutica y las células madre.
Hemos intentado contactar por correo electrónico con José Carlos Izpisúa, Director de
centro de Medicina Regenerativa de Barcelona y del laboratorio de Células madre del
Instituto Salk de California y posible candidato al premio nobel por descubrir la clave
de la regeneración de órganos y miembros, para que nos pudiera hablar algo más sobre
este tema, pero no hemos recibido respuesta alguna.
DISCUSIÓN
Tratamiento con Células Madre para crear hueso y ayudar al proceso de
Implantologia oral
Una nueva terapia con células madre que se está empezando a utilizar en Alemania
podría revolucionar el mundo de la odontología, al facilitar la extracción y crecimiento
del hueso maxilar para colocar implantes dentales.
Los expertos coinciden en que los implantes dentales están de moda, dado que cada vez
más pacientes prefieren esta modalidad que se introduce en el maxilar a los puentes o
coronas postizas para recuperar su dentadura.
Sin embargo, en muchos de los pacientes el maxilar está tan afectado que el implante
no tiene la suficiente consistencia para ofrecer una base sólida al implante, por lo que
sólo existe una alternativa: un transplante de maxilar (muy largo y también doloroso).
La nueva terapia ofrece una solución a este problema. Wolfgang Gutwerk (uno de los
primeros que ha comercializado la terapia que desarrolló la familia suiza Geistlich)
comenta que es un proceso relativamente fácil de llevar a cabo, el cual vamos a resumir
brevemente:
Primero se extre médula ósea de la cadera del paciente, que después se utiliza para hacer
un concentrado de células por centrifugación, en un proceso automatizado. El resultado
se mezcla con Bio-Oss, un material sustitutivo óseo que consiste en una especie de
granulado óseo esterilizado obtenido de hueso de terneras, y todo ello se coloca en el
maxilar, donde con el tiempo nacerá un nuevo tejido óseo.
En nueve meses nace un nuevo hueso relativamente estable, aunque el proceso puede
reducirse a entre tres y cuatro meses si se añade más concentrado celular,
Dicha investigación fue comprobada mediante un estudio clínico con más de 100
pacientes y los resultados fueron comparables a los de un transplante de hueso, pero
más sencillo y con menos dolor.
Una de las ventajas es la anestesia: un transplante necesita generalmente anestesia
general, mientras la extracción de médula ósea puede realizarse con local.
Las desventajas de la odontología biológica es que los costos son enormes y que todavía
están en fase de experimentación.
Regeneración de parte de una mandíbula
Las malformaciones en la mandíbula de más de cinco centímetros se tratan
habitualmente con un autotransplante de tejido y hueso del propio paciente. la técnica es
ampliamente implantada pero tiene un efecto secundario que limita de forma
significativa su eficacia : la obtención del implante produce una nueva lesión en el
esqueleto del afectado que reduce su calidad de vida. Para curar una herida hay que
producir otra.
En lugar de obtener una muestra de tejido del paciente a partir de la cual obtener el
implante, los investigadores escanearon la estructura ósea del afectado mediante
tomografía computarizada en tres dimensiones. con el apoyo de distintas herramientas
informáticas, determinaron las dimensiones exactas que debía tener una estructura
adaptada a la mandíbula.
Los datos recopilados se utilizaron para fabricar una malla de titanio que se rellenó con
bloques de hueso, 7 mg de una proteína recombinante humana (BMP7) utilizada para
estimular el crecimiento óseo y 20 ml de medula ósea del propio afectado, formada por
células madres.
En una primera fase la estructura se implantó bajo la axila derecha, en el musculo
altísimo del dorso. el propio cuerpo del paciente, de 56 años se utilizó para incubar y
sintetizar una prótesis que reemplazara su mandíbula deteriorada. Siete semanas
después, se extrajo el implante y se colocó en el lugar para el que había sido diseñado,
en sustitución del hueso dañado por el tratamiento contra un tumor. a las 4 semanas el
paciente fue capaz de comer su primera comida solida después de 9 años.
Regeneración de un cóndilo mandibular
Empleando células madres adultas extraídas de la medula ósea de ratas y valiéndose de
sustancias químicas y factores de crecimiento, investigadores indujeron la
diferenciación de las células madres en otras capaces de generar cartílago y hueso. las
células fueron separadas en dos capas integradas en un material biocompatible con
textura de gel. Posteriormente fueron moldeadas en forma de cóndilo articular por
medio de un molde realizado a partir de la articulación temporomandibular de un
cadáver humano.
Transcurridas varias semanas, el equipo encontró que las estructuras creadas mantenían
la forma del cóndilo mandibular con su tejido interior de tipo óseo y su capa de tejido
cartilaginoso en la superficie. Además varios análisis confirmaron que los nuevos
tejidos generados eran hueso y cartílago.
Creación de pulpa dental
Se utilizan células madres de la pulpa dental adulta o células madres de dientes
deciduos, junto con células endoteliales microvasculares humanas (para diseñar vasos
sanguíneos funcionales) que son inoculados en un deposito hecho de colágeno y luego
son implantados en el tejido subcutáneo de ratones inmunodeficientes. Después de un
periodo de 14 a 28 días, los autores observaron que el tejido pulpar diseñado se asemeja
a la pulpa dental normal.
Cuando hay piezas con ápices incompletos y sufren trauma, son piezas dentales muy
frágiles, lo ideal en estos casos es hacer una inducción del cierre apical y su posterior
tratamiento endodóntico convencional, con la bioingeniería podríamos dar lugar a la
creación de nuevo tejido pulpar que permitiría la finalización del desarrollo radicular y
prevenir perdidas prematuras de dientes.
Creación de dentina
La creación de la dentina tiene mucho que ver con la creación de la pulpa ya que a partir
de células madre de la pulpa se genera dentina reparativa.
Gronthos demostró que las células madres pulpares trasplantadas con hidroxiapatita mas
fosfato tricalcico en ratones inmunocomprometidos generan estructuras similares a la
dentina, con fibras colágenas perpendiculares a la superficie mineralizada, tal como
ocurre normalmente in vivo, en presencia de la sialoproteina dentinal
Iohara demostró que la dentina desmineralizada puede inducir la diferenciación de las
células madres pulpares en odontoblastos, lo cual da lugar a la formación de dentina.
Los odontoblastos pueden sobrevivir a lesiones leves, tales como atrición o caries de
aparición temprana y secretan una matriz de dentina reparativa, sin embargo un trauma
mayor como una caries avanzada u otros procedimientos restauradores pueden conducir
a la muerte de los odontoblastos.
Este material dentinario desmineralizado posee una capacidad intrínseca de inducir la
mineralización. Cuando se aplica directamente a las áreas de la exposición pulpar, la
dentina desmineralizada induce a la formación local de tejidos mineralizados.
Se usan depósitos hechos de colágeno con la dentina desmineralizada y se colocan en
lugares con exposición pulpar, dando lugar a la producción de dentina reparativa en un
periodo de 2 a 4 meses.
Reparación de dentina estimulada por células madres.
Creación del esmalte (no con células madre)
Es considerado el material más duro y resistente del mundo biológico a diferencia del
hueso, el esmalte dental de un organismo adulto no contiene células por lo que no es
capaz de regenerarse y cualquier deterioro que sufre resulta irreversible.
El esmalte está formado principalmente por material inorgánico 96% y solo 4% de
material orgánico y agua.
Actualmente se ha diseñado un esmalte sintético que imita la formación de estos
prismas dando la apariencia de un esmalte natural pero estos prismas ya no son
compuestos de hidroxiapatita, estos prismas diseñados por la bioingeniería se llaman
nanohidroxiapatitas .
Las células que forman el esmalte (los ameloblastos), experimentan apoptosis en cuanto
elaboran la matriz del esmalte, de manera que no quedan ameloblastos una vez
terminado el proceso de amelogénesis. Por lo tanto , la formación de esmalte no es
posible en dientes ya erupcionados, porque las células progenitoras ya no están
presentes. Las nanohidroxiapatitas resultan ser similares en tamaño y composición a los
cristales del esmalte natural.
La creación de esmalte sintético a base de nanopartículas presentan el siguiente proceso:
se coloca la hidroxiapatita en un contenedor con agua y solvente, se espera un tiempo y
a su vez el agua se va evaporando, las nanohidroxiapatitas van transformándose en
prismas que se asemejan a los prismas de hidroxiapatita, el esmalte sintético es similar
al esmalte natural solo hay una diferencia: es mas resistente y contiene flúor.
Creación de diente completo: Hemos creído conveniente poner varias investigaciónes
recientes sobre la creación de estructuras dentales:
“Células madre para regenerar partes de dientes”
En un estudio realizado por el investigador Songtao Shi, se ha demostrado la creación
de tejido dentario en animales a través de células madre humanas extraídas de cordales.
El experimento fue probado en animales y las células madre fueron extraídas de
individuos entre 18 y 20 años. La técnica utilizada fue la extracción de células madre de
la papila apical de la raíz, que es responsable del desarrollo de la raíz de los dientes y
de los ligamentos periodontales.
El resultado fue la creación de suficiente raíz y ligamento periodontal para asemejarse a
la calidad y fortaleza de un diente natural.
Esto supondría un gran avance en el área de la implantología, ya que existen numerosos
pacientes que no son candidatos para el uso de los mismos y que el uso de tejidos vivos
derivados de sus propios dientes sería la solución más cómoda y eficaz.
Sería la mejor alternativa para pacientes que carecen de suficiente hueso como para
soportar un implante.
En los próximos años se llevará a cabo un ensayo clínico en humanos por tanto, en un
futuro no muy lejano es probable que este estudio sea uno de los más innovadores
tratamientos en pacientes que sufran pérdidas de dientes.
Finalmente, el investigador hace una puntualización, y dice que los dientes perdidos, ya
sean dientes temporales exfoliados de forma natural, cordales extraídos etc.. podrían ser
útiles para obtener de ellos las células madre precisas para llevar a cabo este innovador
experimento, por tanto, recomienda guardar estas piezas que quizás sean útiles en un
futuro cercano.
Células madre de dientes deciduos exfoliados
Este arículo del Pubmed nos habla de cómo los dientes temporales y algunos dientes
permanentes son una fuente accesible de células madre. Nos habla de la
multipotencialidad de las mismas ya que se pueden diferenciar en distintos tipos de
células como odontoblastos, células nerviosas, adipocitos, condrocitos y miocitos.
Las células madre dentales se pueden multiplicar in-vitro varias generaciones y se
pueden obtener trillones de células para su utilización terapéutica.
En este estudio utilizan la crio-terapia en estas células madre dentales sin que pierdan su
multipotencialidad. Por tanto, gracias a su accesibilidad y a su potencial de
proliferación, se demuestra que las células madre dentales son idóneas en los
tratamiento de regeneración tisular y ósea.
Utilizan unos andamios tridimensionales en los cuales se observa cómo las células
madre se convertían en dentina y tejido óseo. Es por ello por lo que estas células pueden
ser utilizadas con éxito en la ingeniería de tejidos.
Se cultivaron células madre dentales y se lograron más de 40 duplicaciones de
población celular sin afectar las propiedades biológicas y fenotípicas de las células
madre. Por tanto, se demostró cómo después de la crío-preservación, las células madre
dentales conservaban todas sus propiedades.
Por otra parte mencionan cómo las células de la pulpa dental de terceros molares es una
fuente ideal de células madre para transplantes autólogos.
Se realizó un experimento en ratas en el cual se emplearon células madres obtenidas de
sus propios dientes. Se implantaron en la mandíbula y se esperaron 12 semanas. El
resultado fue la creación de dientes con similar función y calidad que los dientes
remanentes. Se observó la creación de pequeñas coronas que contenían esmalte, dentina,
pulpa y ligamento periodontal muy similar a los dientes naturales. Radiológica e
histológicamente se encontró una estructura muy organizada de células que componían
el diente. ( ver siguiente artículo)
El segundo experimento se realizó en cerdos y se obtuvieron células madre porcinas a
través de terceros molares de los mismos. Así se obtuvo la creación de un diente que
contenía esmalte y dentina y sugería la presencia de células madre epiteliales y
mesenquimales dentales en los tejidos de los terceros molares porcinos.
“Crecen dientes de ratones con células madre dentales”
Investigadores japoneses han creado con éxito nuevos dientes que fueron regenerados y
trasplantados a partir de células madre dentales.
Takashi Tsuji y su equipo de investigadores publicaron los resultados de un protocolo
clínico en la Public Library of Science One, donde se explica el proceso para la
regeneración de dientes completos.
El protocolo comenzó con la obtención de las células madre de los dientes de ratones,
después las células madre fueron colocadas dentro de un molde para poder controlar el
crecimiento y la forma de los dientes a regenerar. Posteriormente los investigadores
trasplantaron las unidades dentales completas dentro de las quijadas de unos ratones de
un mes de edad. Los resultados indican que los dientes se fusionaron con los huesos y
los tejidos maxilofaciales y se detectó que las fibras nerviosas crecían dentro de los
nuevos dientes. Los ratones, con sus dientes trasplantados, pudieron comer y masticar
normalmente sin complicación alguna.
El mayor avance radica en que se logró la regeneración completa de un órgano dental
maduro, con tejido periodontal y hueso alveolar que desarrolla todas las funciones
fisiológicas de un diente normal.
Un incisivo, siendo una pieza unirradicular, es más fácil de recrear que una pieza
multiradicular.
Conclusión
Los constantes estudios realizados acerca de las células madre hacen que en un futuro
cercano podamos disfrutar de un gran avance en todos los campos de la Odontología.
Los resultados que se han obtenido en experimentos animales, se están realizando en
humanos, con una elevada expectativa de obtener los mismos resultados satisfactorios.
Esto provocará un gran giro en el campo de la Odontología ya que es posible que los
implantes, que ahora tienen un gran porcentaje de éxito, pasen a un segundo plano en un
futuro, ya que la posibilidad de reemplazar el diente perdido por otro con estructura
ósea y tisular viva sería posible.
Para muchos será considerado como el mayor avance en la odontología y no dudarán en
ponerse bajo esta nueva terapia, aunque sólo estará bajo el alcance económico de unos
pocos.
Para hacer este trabajo hemos tenido que informarnos sobre todo este gran mundo de la
biotecnología y nos hemos dado cuenta que desde hace aproximadamente una década
hasta ahora ha pegado un gran salto dejando de lado los prejuicios y problemas morales
y éticos, debido a que las células madre se desarrollaban en embriones ya formados, a
los cuales había que “matar” para obtener los tejidos ya diferenciados , por lo que el
Vaticano y muchas organizaciones se pusieron en contra de la clonación terapéutica, así
como cada país aplicó sus leyes dependiendo de lo que consideraban vida o no, pero los
avances de hoy en día dejan de lado toda esta discusión, debido a que la clonación
terapéutica se lleva a cabo en la fase de blastocisto, muy primaria, e incluso, en los
avances de los últimos años, no hace alta la implantación de las células madre en ningún
oocito para que se diferencien, sino que con sólo dejar que se multipliquen y
controlando su crecimiento se ha conseguido, por ejemplo, generar una nueva pieza
dental tras implantarlo en ratones. Este avance es el primer paso para revolucionar la
odontología que conocemos.
Desde luego todo este campo se encuentra en fase de experimentación con animales ya
que presenta bastantes problemas para realizarse con humanos debido al rechazo del
transplante nuevo, así como se han observado reacciones alérgicas de pacientes a alguna
de las biomoléculas, tal y como advierte el director de la clínica de cirugía odontológica
de Dusseldorf, Jurgen Becker.
BIBLIOGRAFÍA
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