Un equipo de investigadores del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia (CUIMC) y Columbia Engineering recibió un contrato de hasta 38,95 millones de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Salud (ARPA-H).
Su destino es la construir un reemplazo de rodilla vivo a partir de biomateriales y células madre humanas, incluidas las propias células del paciente. ARPA-H es una agencia de financiación federal a avances transformadores en investigación biomédica y de salud, trasladando rápidamente la investigación del laboratorio a aplicaciones en el mercado.
El premio
Esta distinción , que forma parte del programa de Innovaciones novedosas para la regeneración de tejidos en la osteoartritis ( NITRO ) de ARPA-H, apoyará el desarrollo de NOVAJoint, un revolucionario reemplazo de articulación de rodilla biocompatible, de bajo costo y específico para cada paciente.
Este proyecto de alto riesgo se basa en más de dos décadas de investigación musculoesquelética colaborativa en Columbia de ingeniería y medicina, prometiendo ofrecer una solución transformadora para los más de treinta millones de personas que padecen osteoartritis en los EE. UU.
NITRO es el primer programa específico de Health Science Futures bajo la nueva agencia ARPA-H, establecida por la Administración Biden.
El proyecto está dirigido por Clark T. Hung , profesor y vicepresidente del Departamento de Ingeniería Biomédica y profesor de Ciencias Ortopédicas (en Cirugía Ortopédica) en Columbia Engineering , y Nadeen O. Chahine , profesor asociado de Ingeniería Biomédica en el Departamento de Ortopedia. Cirugía en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia , líderes en regeneración de tejidos e investigación ortopédica.
«ARPA-H es un esfuerzo de enorme importancia que podría suponer un gran avance en soluciones personalizadas y específicas para cada paciente», afirmó Shih-Fu Chang , decano de Ingeniería de Columbia.
«A medida que la sociedad busca abordar el desafío del envejecimiento de la población, estos enfoques colaborativos que combinan ingeniería y medicina ayudarán a mejorar las condiciones de quienes padecen osteoartritis y muchas otras afecciones musculoesqueléticas».
La osteoartritis es el tipo más común de artritis, es una enfermedad degenerativa de las articulaciones.
Empeora gradualmente con el tiempo a medida que el cartílago, el tejido conectivo especializado que cubre los extremos de los huesos, se desgasta, provocando dolor, rigidez y pérdida de movilidad.
La osteoartritis ya es el tercer tipo más común de discapacidad y tiene una carga económica estimada de más de 136 mil millones de dólares al año.
Afecta desproporcionadamente a las mujeres, los ancianos, ciertas minorías raciales/étnicas y aquellos con un nivel socioeconómico más bajo. La prevalencia de la osteoartritis de rodilla ha aumentado debido al envejecimiento de la población, el aumento de las tasas de lesiones articulares y, muy especialmente, la obesidad.
El tratamiento estándar para las articulaciones de la rodilla devastadas por la OA generalizada o una lesión traumática es un reemplazo total de la articulación mediante implantes protésicos hechos de metal y plástico.
Aunque el reemplazo de rodilla tiene un gran éxito, estos materiales convencionales presentan algunos inconvenientes importantes.
Los reemplazos artificiales de rodilla actuales pueden tener complicaciones y limitaciones que cambian la vida, como infección, aflojamiento, falla del hardware, rigidez, cinemática anormal (es decir, la forma en que se mueve la rodilla), inestabilidad y dolor persistente.
Históricamente, los reemplazos de rodilla han tenido una vida útil limitada y una parte fallaba entre los 15 y los 20 años debido al desgaste del plástico o al aflojamiento del implante. Esto significa que los pacientes más jóvenes pueden necesitar uno o incluso dos implantes de revisión.
Se prevé que la demanda de reemplazos totales de rodilla crecerá un 673 % (3,48 millones de procedimientos entre el 2005 y 2030) y se proyecta que las revisiones totales de rodilla crecerán un 601 % entre el 2005 y 2030.
NOVAJoint
Con el premio ARPA-H, los investigadores proponen diseñar “NOVAJoint” para abordar la necesidad clínica urgente e insatisfecha de una solución permanente para pacientes con OA avanzada donde está indicado un reemplazo de rodilla convencional.
El objetivo del proyecto es desarrollar una rodilla de reemplazo a partir de cartílago y hueso vivos regenerados que se integre perfectamente con el hueso nativo y restablezca la función articular sin dolor.
Dado que se necesitan células para regenerar y mantener este implante vivo, el equipo creará dos versiones de NOVAJoint: una versión que utiliza las células del propio paciente y otra que utiliza células de un donante.
Los investigadores esperan que NOVAJoint extienda sustancialmente la vida útil del implante, reduzca las complicaciones y se convierta en un procedimiento permanente y definitivo para el tratamiento de la osteoartritis de rodilla.
Con un cronograma agresivo, en los primeros dos años, el equipo creará los primeros prototipos antes de pasar a estudios preclínicos y clínicos en los últimos tres años, incluido un ensayo clínico de seguridad de Fase 1 en el último año.
Aunque el primer NOVAJoint aún está en desarrollo, muchas de las tecnologías y descubrimientos científicos necesarios para crear la articulación ya han sido desarrollados y validados por investigadores de Columbia.
Este esfuerzo ha sido posible gracias a la financiación de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Defensa y el apoyo institucional.
Colaboradores
El equipo de NOVAJoint fabricará un reemplazo de rodilla viviente utilizando técnicas de fabricación modernas. Capitalizará la masa crítica de investigadores musculoesqueléticos de Columbia con experiencia colectiva en biomecánica, biomateriales, células madre y cirugía ortopédica de toda la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas del Vagelos College de Médicos y Cirujanos y la Facultad de Medicina Dental. Se basan en una historia de décadas de colaboración entre los Departamentos de Cirugía Ortopédica y de Ingeniería Biomédica.
El equipo del proyecto es multidisciplinario, con liderazgo científico de profesores de los Departamentos de Ingeniería Biomédica, Ingeniería Mecánica, Cirugía Ortopédica y Medicina Dental.
Con el equipo de Columbia trabaja James L. Cook, Presidente Distinguido William & Kathryn Allen en Cirugía Ortopédica de la Universidad de Missouri, quien dirigirá las pruebas preclínicas. Los Dres. Cook y Shah también dirigirán el ensayo clínico, que reclutará pacientes de ambas universidades.
El equipo se está asociando con la New York Stem Cell Foundation y el New York Blood Center para la fabricación GMP de NOVAJoint.
«Este es un gran desafío, pero esperamos tener éxito si creamos un equipo grande y experimentado que trabaje bien en conjunto y pueda concentrarse en un objetivo», dijo Chahine, líder en investigación ortopédica.
«NOVAJoint marcará un hito importante en el campo de la medicina regenerativa y la cirugía ortopédica, y tiene el potencial de revolucionar los tratamientos musculoesqueléticos de muchas articulaciones que degeneran con la edad o una lesión».
ARPA-H tiene un firme compromiso con el acceso equitativo a la atención médica para todos, independientemente de la raza, etnia, género/identidad de género, orientación sexual, discapacidad, geografía, empleo, seguro y nivel socioeconómico.
