Regenerative potential of the cartilaginous tissue in mesenchymal stem cells: update, limitations, and challenges / Potencial regenerativo do tecido cartilaginoso por células-tronco mesenquimais: atualização, limitações e desafios

ABSTRACT

ABSTRACT Advances in the studies with adult mesenchymal stem cells (MSCs) have turned tissue regenerative therapy into a promising tool in many areas of medicine. In orthopedics, one of the main challenges has been the regeneration of cartilage tissue, mainly in diarthroses. In the induction of the MSCs, in addition to cytodifferentiation, the microenvironmental context of the tissue to be regenerated and an appropriate spatial arrangement are extremely important factors. Furthermore, it is known that MSC differentiation is fundamentally determined by mechanisms such as cell proliferation (mitosis), biochemical-molecular interactions, movement, cell adhesion, and apoptosis. Although the use of MSCs for cartilage regeneration remains at a research level, there are important questions to be resolved in order to make this therapy efficient and safe. It is known, for instance, that the expansion of chondrocytes in cultivation, needed to increase the number of cells, could end up producing fibrocartilage instead of hyaline cartilage. However, the latest results are promising. In 2014, the first stage I/II clinical trial to evaluate the efficacy and safety of the intra-articular injection of MSCs in femorotibial cartilage regeneration was published, indicating a decrease in injured areas. One issue to be explored is how many modifications in the articulate inflammatory environment could induce differentiation of MSCs already allocated in that region. Such issue arose from studies that suggested that the suppression of the inflammation may increase the efficiency of tissue regeneration. Considering the complexity of the events related to the chondrogenesis and cartilage repair, it can be concluded that the road ahead is still long, and that further studies are needed.

RESUMO

RESUMO Os avanços nos estudos com células-tronco mesenquimais (CTMs) adultas tornou a terapia regenerativa tecidual uma ferramenta promissora em diversas áreas da medicina. Na ortopedia, um dos principais desafios tem sido a regeneração do tecido cartilaginoso, sobretudo em diartroses. Na indução de CTMs, além da citodiferenciação, o contexto microambiental do tecido a ser regenerado, bem como uma disposição espacial adequada, são fatores de extrema importância. Além disso, sabe-se que a diferenciação das CTMs é basicamente determinada por mecanismos como proliferação celular (mitose), interações bioquímico-moleculares, movimento, adesão celular e apoptose. Apesar de o uso de CTMs para a regeneração da cartilagem estar ainda em âmbito de pesquisa, existem questões importantes a serem resolvidas para tornar essa terapêutica eficaz e segura. Sabe-se, por exemplo, que a expansão de condrócitos em cultura, necessária para aumentar o número de células, pode produzir fibrocartilagem, e não cartilagem hialina. No entanto, os últimos resultados são promissores. Em 2014, foi publicado o primeiro ensaio clínico fase I/II para avaliar a eficácia e a segurança da injeção intra-articular de CTMs na regeneração de cartilagem femorotibial e houve uma diminuição das áreas lesadas. Uma questão a ser explorada é o quanto modificações no próprio ambiente inflamatório articular poderiam induzir a diferenciação de CTMs já alocadas naquela região. Tal incógnita parte do princípio de estudos que sugerem que a supressão da inflamação articular aumentaria, potencialmente, a eficiência da regeneração tecidual. Considerando a complexidade dos eventos relacionados à condrogênese e ao reparo da cartilagem, conclui-se que o caminho ainda é longo, são necessárias pesquisas complementares.