Los científicos podrían tener la clave para tratar la artritis: regenerar la rodilla

Clark Hung y Nadeen Chahine, ingenieros biomédicos de la Universidad de Columbia en Nueva York, casi aplaudieron el año pasado al ver cómo la rodilla de un cadáver se doblaba y se estiraba y, en efecto, daba unos pasos.

La rodilla contenía una prótesis humana biológicamente viva, impresa en 3D e implantada quirúrgicamente, como parte de un nuevo intento a gran escala y sumamente ambicioso para tratar e incluso curar la osteoartritis de rodilla.

Conectada a una maquinaria robótica que simula el movimiento humano, la rodilla comenzó a “caminar”, mientras Hung y Chahine, quienes habían liderado el equipo que desarrolló la prótesis de rodilla viviente, contenían la respiración.

La nueva junta soportó cientos de libras de fuerza, niveles similares a los generados por un adulto promedio al caminar a paso ligero sobre el pavimento. Sin grietas ni fallos de funcionamiento.

Se movía y funcionaba como una rodilla normal.

La nueva prótesis de rodilla experimental aún enfrenta obstáculos científicos, prácticos y regulatorios, afirmó Chahine. Sin embargo, si la investigación y los experimentos de los próximos meses transcurren sin problemas, esta prótesis de alta tecnología podría estar lista para pruebas preliminares en personas con artrosis avanzada de rodilla en aproximadamente 18 meses.

“Esto podría ayudar a muchísimas personas”, dijo, e hizo una pausa. “Si todo sale bien”.

La búsqueda de una cura para la artritis

El equipo de la Universidad de Columbia forma parte de un proyecto multimillonario de cinco años del Departamento de Salud y Servicios Humanos que financia a varios equipos científicos. Se llama programa NITRO, siglas de Novel Innovations for Tissue Regeneration in Osteoarthritis (Innovaciones Novedosas para la Regeneración de Tejidos en la Osteoartritis).

Cada grupo está probando enfoques futuristas para el tratamiento de la artritis. Según las directrices del programa, estos tratamientos deben ser duraderos, no implantables (es decir, sin metal ni ningún otro implante en la rodilla) y considerablemente menos costosos que los métodos actuales.

El proyecto NITRO, dirigido por Ross Uhrich, comenzó en 2024 con cinco equipos científicos. Cuatro siguen en activo. Uno de ellos no cumplió con el cronograma del programa, que establecía exigentes objetivos intermedios de investigación y pruebas. El siguiente objetivo es que cada uno de los posibles nuevos tratamientos para la artritis inicie ensayos clínicos preliminares en humanos en los próximos dos años, o de lo contrario corren el riesgo de perder la financiación.

Estos tratamientos tienen el potencial de ayudar a millones de personas. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, al menos 33 millones de estadounidenses padecen artritis, una enfermedad articular degenerativa que puede causar dolor y pérdida progresiva del cartílago. La gran mayoría de estos casos afectan a la rodilla.

El cartílago adulto no se regenera fácilmente, ya que contiene pocos condrocitos, las células que forman el nuevo tejido cartilaginoso. Con la edad, el cartílago de la rodilla se adelgaza y se vuelve cada vez más vulnerable a la inflamación articular, lo que desgasta el tejido y desencadena la artritis.

En sus etapas iniciales, la artrosis de rodilla puede controlarse con dieta, ejercicio y analgésicos. Los casos más graves suelen requerir cirugía de cartílago o hueso, inyecciones de esteroides y otras técnicas invasivas, costosas, especulativas y que, en el mejor de los casos, ofrecen resultados variables.

La artritis avanzada, caracterizada por un dolor intolerable y una función de la rodilla deteriorada, suele terminar con una artroplastia total de rodilla, una solución temporal y costosa porque solo dura entre 15 y 20 años aproximadamente. Todavía no hay cura.

Reprogramación genética de células

Otro de los equipos financiados por NITRO espera que la cura se encuentre en una “célula inteligente”.

“Nuestro concepto consiste en reprogramar genéticamente las células de la articulación, incluido el cartílago”, explicó Farshid Guilak, profesor de cirugía ortopédica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, quien codirige uno de los equipos de NITRO con la reumatóloga Christine Pham, “pero también las células del revestimiento de la articulación”.

En esencia, su grupo ha aislado varios circuitos genéticos especializados en el cartílago y otras células que detectan cuándo se está cargando la articulación (es decir, cuándo se está utilizando y debe absorber fuerza) y también cuándo aumenta la inflamación. Una rodilla sana amortigua las cargas y combate la inflamación. Una rodilla artrítica no lo hace.

Mediante ingeniería genética, el equipo científico —compuesto por ingenieros genéticos, ingenieros biomédicos, reumatólogos y otros especialistas— modificó estos circuitos genéticos. Según Guilak, los circuitos modificados pueden detectar cambios en la articulación y responder con mensajes bioquímicos a otros genes, indicándoles que liberen proteínas que actúan como “fármacos biológicos”.

Según explicó, si los circuitos detectan inflamación en la rodilla, le indican a otras partes del ADN de las células que produzcan proteínas antiinflamatorias. Si detectan una carga mecánica extrema, les indican a las células que produzcan proteínas que ayuden a reducir el dolor e inicien procesos que conduzcan a la formación de nuevas células cartilaginosas.

Según Guilak, cuando cesa la inflamación o la sobrecarga, también cesa la producción del “fármaco”.

Los científicos encapsularon sus circuitos genéticos modificados en diminutos sistemas de administración orgánicos —conocidos como nanopartículas penetrantes celulares— para mantener estable el material genético, e inyectaron los circuitos en las rodillas artríticas de ratones. Allí, los circuitos se integraron en el ADN del cartílago y otras células articulares de los animales y comenzaron a detectar y dirigir la liberación de proteínas.

En cuestión de semanas, las rodillas de los roedores desarrollaron un cartílago más sano y menos inflamación, y los circuitos genéticos permanecieron en su lugar dentro de la rodilla, sin migrar a ningún otro sitio. Los resultados, añadió Guilak, parecen “muy alentadores”.

“Fue sencillamente extraordinario”

Pero las demás iniciativas de NITRO sugieren que podría haber rutas alternativas para lograr resultados similares, quizás con un toque menos ostentoso, al estilo de “Un mundo feliz”.

En la Universidad de Colorado en Boulder, un equipo financiado por NITRO y liderado por Stephanie Bryant, ingeniera química y biológica, se centró en un fármaco ya existente y aprobado para su uso en animales y humanos. (No revelarán el nombre del fármaco hasta que publiquen los resultados preliminares, probablemente el próximo año). El fármaco estimula la creación de nuevas células de cartílago en tubos de ensayo. Sin embargo, en articulaciones vivas, su efecto se disipa rápidamente y cualquier beneficio desaparece con él.

El equipo de Colorado desarrolló un nuevo sistema de administración microscópica a partir de nanomateriales biodegradables que recubren el fármaco y lo mantienen en su lugar dentro de la rodilla. Estos materiales también coordinan la liberación del fármaco en microinyecciones cada pocos meses. De esta manera, una sola inyección del fármaco permanece activa en la rodilla durante al menos un año, regenerando el cartílago. Posteriormente, los materiales y el fármaco se degradan y son absorbidos por el organismo.

Un segundo tratamiento experimental del mismo grupo consiste en inyectar un biomaterial líquido patentado en rodillas con grandes orificios en el cartílago o el hueso. El líquido rellena los orificios y se solidifica. También contiene proteínas especializadas que pueden infiltrarse en el hueso subyacente, buscando células madre óseas, a las que atraen hacia la superficie del hueso. Allí, otras proteínas dirigen a las células madre para que se diferencien en células cartilaginosas. Estas nuevas células proliferan, el biomaterial se disuelve, el cartílago sano ocupa su lugar y la rodilla debería rejuvenecer.

En las rodillas de conejos y cobayas, ambos experimentos lograron revertir la artritis, afirmó Bryant.

“En ciencia, nunca sabes si algo funcionará hasta que lo ves”, dijo. “Pero cuando vimos estos resultados, sinceramente, fue extraordinario”.

Rodillas que se regeneran solas

Algo similar ocurrió en los laboratorios de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke y otras universidades colaboradoras, cuando un equipo de 50 personas, compuesto por cirujanos, ingenieros biomédicos y otros especialistas, comenzó a probar combinaciones de medicamentos existentes para determinar cuál podría ser el más adecuado para reconstruir las rodillas.

Tras probar docenas de combinaciones, se decidieron por tres. Una combinación actúa sobre el cartílago dañado, otra se centra en los huesos de la rodilla enfermos o poco saludables, y una tercera modifica afecciones en todo el cuerpo que pueden contribuir a que varias articulaciones desarrollen artritis.

Los fármacos, e incluso las combinaciones de fármacos, no son descubrimientos recientes. Sin embargo, el método de administración sí lo es. Cada combinación de fármacos se encuentra dentro de nanotransportadores que contienen moléculas diseñadas para dirigirse a un tipo específico de tejido: cartílago o hueso. Al inyectarse en la articulación, los nanotransportadores se desplazan rápidamente hacia el tejido designado y liberan las combinaciones de fármacos, lo que debería estimular vías genéticas latentes que generan nuevas células de cartílago o hueso.

“Nuestra idea es que, con el estímulo adecuado, podemos lograr que el cartílago o el hueso dañados se regeneren”, dijo Benjamin Alman, cirujano ortopédico pediátrico de la Universidad de Duke en Carolina del Norte, quien dirige el equipo de Duke.

En ratas y ratones con artritis, explicó, “la respuesta que hemos obtenido es bastante espectacular. Actualmente existen muchos fármacos que pueden ralentizar la progresión de la artritis. Pero estas [combinaciones de fármacos] están regenerando la rodilla”.

Fabricación de prótesis de rodilla en vida

Sin embargo, algunas rodillas podrían estar demasiado dañadas como para regenerarse.

“Si no queda cartílago, no se puede regenerar”, explicó Hung, de la Universidad de Columbia. Cuando los huesos empiezan a rozarse entre sí, el dolor puede ser incesante. Las rodillas en esta situación suelen reemplazarse quirúrgicamente con una prótesis de rodilla, que utiliza piezas de plástico y metal con una vida útil de entre 15 y 20 años.

A Hung y Chahine les gustaría ver que ese reemplazo se haga realidad.

Se les ocurrió la idea de imprimir en 3D una estructura con forma de articulación de rodilla, fabricada con materiales resistentes y biodegradables. Luego, siembran en la estructura células de cartílago y hueso, cultivadas a partir de las propias células del paciente o de células madre almacenadas.

Las células cubren y rellenan la estructura de soporte, que luego se implanta en la rodilla. El procedimiento será similar a las cirugías de reemplazo de rodilla actuales, explicó Chahine. «No queremos que los cirujanos tengan que aprender una nueva técnica», afirmó. «Queremos que acepten esta opción».

El andamio puede soportar peso de inmediato, como una rodilla biológica, pero en el plazo de un año debería disolverse y ser absorbido, siendo reemplazado por cartílago y hueso sanos y vivos capaces de soportar peso. Una rodilla nueva.

La prótesis de rodilla biológica es demasiado grande para probarla en roedores, por lo que los primeros experimentos se han realizado con rodillas de cadáveres humanos. Hasta el momento, las prótesis biológicas han resistido las fuerzas generadas al caminar o correr, y las células de cartílago y hueso cultivadas en laboratorio no han provocado reacciones de rechazo tisular al exponerse a tejido de rodilla humana en placas de cultivo.

Esperan comenzar los ensayos en humanos en dos años

Pero todas estas iniciativas siguen sin probarse en humanos. Cualquiera que siga la ciencia sabe que con frecuencia se producen avances prometedores que curan enfermedades en ratones, pero no tienen ningún efecto en las personas. Existe un sinfín de experimentos de ingeniería genética y de ingeniería genética que prometían curar la artritis, pero fracasaron en los ensayos con humanos.

“Sin duda, las iniciativas de NITRO tienen potencial”, afirmó Kelsey Collins, profesora adjunta e investigadora principal del Laboratorio de Interacción Musculoesquelética de la Universidad de California en San Francisco. Collins ha estudiado y escrito sobre ingeniería de tejidos, artritis, inflamación y salud, y ha colaborado con algunos de los investigadores financiados por NITRO, aunque no participa en estos experimentos.

“Ojalá”, dijo, “que cualquier intento de curar la artritis considere a los pacientes como personas y no solo como rodillas”. La salud metabólica general y la inflamación pueden influir en la artritis, explicó, y es poco probable que se aborden con tratamientos centrados únicamente en la articulación.

Los propios investigadores temen que la ambición y el cronograma del proyecto NITRO resulten poco realistas. «En ciencia, es casi inaudito pasar a la fase 1 de ensayos clínicos en tan solo cinco años», afirmó Alman. (Los ensayos de fase 1 evalúan la seguridad de nuevos fármacos o intervenciones en humanos).

Todos los investigadores financiados por NITRO afirmaron estar en conversaciones con las autoridades de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) sobre qué estudios o datos adicionales deben presentar antes de recibir la aprobación para comenzar a reclutar personas para los ensayos de fase 1.

“Hemos tenido muchos desafíos técnicos”, dijo Chahine. Han tenido que perfeccionar el diseño y los materiales de su andamio varias veces. Anticipan más desafíos en el futuro. “Hasta ahora, seguimos encontrando nuevas soluciones”.

Pero todo el proyecto NITRO sigue siendo un proyecto ambicioso, dijo Hung. “Creo que vale la pena, todo el dinero y el esfuerzo. Se podría ayudar a muchísimas personas. Y estamos aprendiendo mucho más” sobre las rodillas, cómo fallan y cómo podrían recuperarse.

“Somos bastante optimistas”, continuó, “de que la prótesis de rodilla viviente desarrollada por su grupo obtendrá la aprobación de la FDA en un futuro próximo y comenzará a utilizarse para tratar la artritis grave”.

Los demás investigadores dijeron lo mismo sobre sus tratamientos. “Pero al final”, dijo Hung, “esto sigue siendo una misión imposible”.

© 2026, The Washington Post, por Gretchen Reynolds