Diseño de un sistema de dos fases acuoso para la recuperación de células madre a partir de tejido adiposo y escalamiento en biorreactor para su producción y uso en terapias regenerativas alogénicas

Abstract

Introducción: La terapia celular ha emergido en los últimos años como una opción prometedora para el tratamiento de diversas enfermedades, basada principalmente en el uso de células madre debido a su capacidad de auto renovación y diferenciación en múltiples tipos celulares. En la actualidad, las principales fuentes de células madre adultas son los tejidos humanos (células madre mesenquimales, MSC) y las células madre reprogramadas (células madre pluripotentes inducidas, iPSC). Actualmente, los métodos convencionales de purificación de células madre presentan limitaciones en términos de selectividad, costo y escalabilidad. Además de la purificación, la producción a gran escala de células madre es fundamental para su uso clínico

Objetivos: En este trabajo se propuso investigar la factibilidad de los sistemas de dos fases acuosos (ATPS) en la purificación de MSC a partir de muestras de lipoaspirado (ASC) debido a su alta biocompatibilidad, bajo costo y fácil escalabilidad. En cuanto a la producción, se comparó la expansión de iPSC en microcarriers y en agregados celulares, en cultivos en suspensión en spinner flask.

Métodos: Se testearon los ATPS 5,6% PEG 8.000 – 7,5% DEX 500.000, 13.6% Ficoll 400,000 – 11.6% DEX 75,000 y 10% Ucon 5.100 – 10% DEX 75.000 para la purificación de distintas muestras de ASC, mientras que para escalar la producción en cultivos en suspensión se testearon los microcarriers Cytodex 1 y Cultisphere G, además de agregados celulares y se evaluaron las tasas de crecimiento, la cantidad de biomasa obtenida, y las características de pluripotencia y diferenciación al día 6 de los cultivos.

Resultados: El sistema 13.6% Ficoll 400,000 – 11.6% DEX 75,000 es el más eficiente de los testeados en la recuperación de ASC, logrando una recuperación del 89.5 ± 6.4% en la fase superior. No obstante, en todos los ATPS se observó un compromiso entre la cantidad de células recuperadas y el número de contaminantes eliminados, lo cual se traduce en bajas selectividades (0.28-0.3). Se observó que las iPSC alcanzan densidades celulares de 2.6*10⁶ células/ml en Cytodex 1, 5.67*10⁶ células/ml en Cultisphere G, y 9.76*10⁶ células/ml en agregados celulares después de 6 días de cultivo. Aunque los microcarriers Cytodex 1 presentan una tasa de crecimiento más rápida (µ=0.04 h-1), los agregados celulares lograron una mayor expansión total (15 veces). En términos de calidad celular, tanto los microcarriers como los agregados celulares mantuvieron la expresión de marcadores de pluripotencia y la capacidad de diferenciación en las tres capas germinales

Conclusiones: Los resultados sugieren que los ATPS presentan baja selectividad en la purificación de ASC, por lo que se sugiere un enfoque multietapa para mejorar la eficiencia general del proceso de purificación, ofreciendo una solución potencialmente escalable en aplicaciones de medicina regenerativa y bioingeniería de tejidos. En cuanto al escalamiento en la producción de iPSC, tanto el uso de microcarriers como de agregados celulares resulta eficaz. Sin embargo, cada método presenta desafíos: los microcarriers requieren un ajuste constante del área de crecimiento disponible y son más complicados de manejar durante la cosecha celular, por otro lado, los agregados celulares, aunque más lentos, son más simples de manejar y menos propensos a complicaciones durante el procesamiento de cosecha.