Células madre mesenquimales de la médula ósea para curar las heridas crónicas de la diabetes

En general, el progreso se puede resumir en los siguientes aspectos: (1) Continuaremos nuestro proyecto utilizando MSC derivadas de médula ósea. (2) Las MSC se asocian, distribuyen y son viables dentro del andamio para la regeneración dérmica (Integra™ Matrix, SDR), “bioactivando” el andamio. (3) Se ha establecido un modelo murino de cicatrización de heridas con discapacidad diabética. (4) El precondicionamiento mediante la modulación de señales β-AR y la hipoxia muestran un efecto positivo sobre MSC y MSC en SDR. Nuestro primer objetivo era determinar si continuar nuestro proyecto con células madre mesenquimales (MSC) derivadas de la médula ósea (BM-) o del tejido adiposo (AT-). Aquí mostramos que ambos tipos de células muestran marcadores de superficie similares: CD45-, CD73+, CD90+, CD105+, pero la expresión del marcador de pericito CD146 es mayor en BM- que en AT-MSC. Cuando se evaluó su potencial para diferenciarse hacia linajes adipogénicos y osteogénicos, tanto BM-MSC como AT-MSC mostraron una capacidad comparable, como lo demuestran Oil Red O y Alizarin Red S, que tiñen los triglicéridos y la deposición de calcio, respectivamente. En términos de su actividad angiogénica, presentamos en nuestro informe de progreso de 6 meses que tanto BM- como AT-MSC mostraron un potencial muy similar para inducir la migración de células endoteliales (HUVEC) in vitro. Ahora también hemos considerado los siguientes aspectos: (1) Los protocolos de aislamiento y expansión para BM-MSC están bien estandarizados. El aislamiento de AT-MSC normalmente requiere tratamiento con colagenasa, que puede presentar efectos adversos después de la implantación. Lo más importante es que las BM-MSC han sido aprobadas para su administración como medicamentos por instituciones equivalentes a la FDA en Canadá y Nueva Zelanda. Dado que nuestro objetivo es fabricar un producto disponible en el mercado que pueda administrarse en la clínica, necesitamos una fuente de células alogénicas almacenadas y tener todos nuestros procedimientos operativos estándar (POE) bien establecidos en nuestras Buenas Prácticas de Fabricación (GMP) de UC Davis. centro para BM-MSC normal sano procedente de donantes. Para determinar la capacidad de carga celular del andamio para la regeneración dérmica (Integra Matrix®), se sembraron BM-MSC en varias concentraciones. La concentración más alta probada fue equivalente a casi 4 millones de células por centímetro cuadrado de SDR y esta todavía no era la capacidad máxima de carga de células. Usando microscopía confocal observamos que la distribución celular parece relativamente homogénea dentro del SDR, pero el 85% de las células se concentran en la mitad superior del andamio. Por lo tanto, tal vez sea factible aumentar la capacidad de carga de las celdas mediante la adición de celdas de ambos lados del andamio. Sin embargo, en este punto no está claro cuál será la dosis celular óptima requerida, ya que debe establecerse mediante estudios funcionales in vivo con diferentes dosis celulares por SDR. Estos estudios continuarán hasta el segundo año de financiación. También cuantificamos la viabilidad celular a lo largo del tiempo utilizando diferentes métodos. Concluimos que el número de células permanece bastante estable durante al menos 14 días, probablemente debido a tasas similares de muerte y proliferación celular. Para evaluar el potencial angiogénico de MSC en SDR in vitro, realizamos ensayos de migración de HUVEC, con sobrenadantes de SDR vacío o SDR que contiene MSC en 21% (normoxia) o 1% de O2 (hipoxia). Observamos que el sobrenadante de ambos, SDR que contiene MSC en condiciones de control y la hipoxia indujeron la migración de HUVEC. También parece que la hipoxia mejora el potencial angiogénico de BM-MSC. En términos de modulación de las señales de β-AR en BM-MSC, ahora informamos cómo tanto la epinefrina como el antagonista de β-AR timolol aumentan el potencial osteogénico de BM-MSC pero no afectan la viabilidad celular. A partir de estos experimentos, llegamos a la conclusión de que la modulación de las señales de β-AR no afecta en gran medida a las MSC en SDR in vitro. Sin embargo, en estos ensayos está significativamente ausente un componente de la herida: antígenos bacterianos que podrían activar los receptores TLR en la superficie de las MSC y así alterar la respuesta a las señales adrenérgicas. En el próximo año de financiación examinaremos este efecto y su efecto sobre la curación del tejido in vivo, ya que los efectos podrían observarse en el tejido dañado. Finalmente, hemos establecido un modelo de enfermedad deteriorada en ratones. Para imitar el entorno de pacientes humanos con heridas crónicas, utilizamos animales diabéticos. Estos ratones presentan niveles elevados de glucemia. Lo más importante es que estos animales presentan una dinámica de cierre de heridas más lenta, muy parecida a la condición humana. Hemos realizado experimentos preliminares para comprobar si la BM-MSC humana que contiene SDR mejorará el cierre de la herida. Sin embargo, en comparación con ningún tratamiento, no observamos mejoría, lo que puede estar relacionado con la función de stent del SDR colocado en la herida. Los experimentos en curso están comparando SDR con BM-MSC que contienen SDR, así como SDR alternativos más flexibles.

Este premio traslacional temprano se centra en la creación de una terapia basada en células madre para mejorar la curación de las úlceras del pie diabético (UPD). Las UPD son probablemente la principal complicación de la diabetes mellitus. Se estima que entre el 15 y el 25 % de todos los pacientes que tienen diabetes desarrollarán esta complicación, y esto llega a ser la causa de un sorprendente 85 % de todas las amputaciones de la parte inferior de la pierna. La incidencia de diabetes está aumentando en todo el mundo y, lamentablemente, California lidera los EE. UU. con la mayor prevalencia de UPD. Se han comercializado nuevas terapias que utilizan células vivas como avances importantes en la terapia de este problema devastador, pero su éxito es limitado. Aquí hemos propuesto diseñar un tejido de reemplazo de heridas cargado con células madre mesenquimales (MSC) derivadas de la médula ósea, que han sido pretratadas usando condiciones que optimizarán su capacidad para reparar la herida. En este periodo de financiación (año 2) hemos cumplido todos los hitos preestablecidos para este trabajo. En particular, hemos desarrollado un modelo de deterioro de la cicatrización de heridas cutáneas en un ratón diabético y hemos demostrado que nuestra terapia combinada de preacondicionamiento de las MSC con un tratamiento de hipoxia (baja tensión de oxígeno) y un fármaco comúnmente utilizado para bloquear el receptor beta adrenérgico puede mejorar la curación en este modelo de curación deteriorada. Las MSC se tratan previamente y luego se adhieren a una matriz extracelular que forma una estructura para la unión celular y la regeneración de tejidos. En este modelo se ha logrado una mejora de más del 20% de las tasas de curación. Un segundo hito del trabajo de este año fue iniciar un modelo de cicatrización deficiente en piel de cerdo, ya que esto refleja mucho más fielmente la cicatrización de heridas en la piel humana. Mostramos el desarrollo de este modelo, cómo se miden múltiples parámetros de curación en este modelo y cómo estas métricas pueden mostrarnos el deterioro de la curación que se produce cuando la herida está infectada con bacterias patógenas comunes. Nuestro plan es probar nuestro dispositivo MSC/matriz preacondicionado en estos dos modelos y no solo demostrar la eficacia, sino también comprender los mecanismos mediante los cuales el dispositivo mejora la curación. Al final de este período de financiación de tres años, esperamos tener datos suficientes para llevar a una presentación IND a la FDA para el inicio de un ensayo clínico en pacientes con UPD.

Células madre mesenquimales de la médula ósea para curar heridas diabéticas crónicas Nuestro objetivo era diseñar un dispositivo para mejorar la curación de las úlceras del pie diabético, una consecuencia devastadora de la diabetes que ocurre en aproximadamente el 25% de todos los pacientes diabéticos y es responsable de la mayoría de las amputaciones de piernas o pies. Más de 3 millones de personas en los EE. UU. y hasta 91 millones de personas en todo el mundo tienen úlceras del pie diabético (UPD). Existe una clara necesidad médica. Hay productos en el mercado que pueden mejorar la cicatrización de heridas en algunos pacientes, pero no en todos. Esto provoca una gran carga financiera para el sistema sanitario y un gran sufrimiento para los pacientes que viven con heridas abiertas, a menudo infectadas, que progresan hasta las amputaciones. Por lo tanto, existe una clara necesidad médica de terapias avanzadas para curar las úlceras diabéticas más rápidamente. Propusimos crear un dispositivo que consta de un andamio para la regeneración dérmica (SDR) poblado con células madre mesenquimales (MSC) que han sido preacondicionadas para una función reparadora optimizada. Formamos un equipo de expertos establecidos en heridas y células madre/matriz, y este equipo de hecho ha diseñado y demostrado con éxito la eficacia del dispositivo en dos modelos animales, y ahora está listo para avanzar hacia estudios que permitan IND en apoyo de nuestro muy prometedor desarrollo. Candidato. Durante esta subvención de traducción temprana, desarrollamos un producto que consiste en un andamio aprobado por la FDA para la regeneración dérmica (SDR) lleno de células madre mesenquimales (MSC) derivadas de la médula ósea humana. Luego se preincuban durante 2 días en hipoxia y en presencia de un antagonista beta adrenérgico. Hemos completado estudios que demuestran que este producto de células madre de “próxima generación” es muy eficaz para curar heridas en la piel, utilizando modelos de ratones diabéticos. En este tercer año de financiación, nuestra principal prioridad fue evaluar nuestro producto en un modelo porcino para la curación de heridas cutáneas. Confirmando nuestros resultados anteriores en ratones diabéticos, descubrimos que dos semanas después de administrar nuestro producto a las heridas de un minicerdo de Yucatán, logramos una tasa de curación de heridas (reepitelización) superior en más de un 20 % en comparación con SDR solo. Estos resultados son muy prometedores, más aún porque la mejora que notamos se da en cerdos normales, sanos y que normalmente curan bien. Anticipamos que cuando usemos este dispositivo en heridas infectadas o en animales diabéticos, donde la curación se retrasa o se ve afectada, el aumento en las tasas de curación será aún mayor. Estamos muy entusiasmados con estos resultados y esperamos continuar trabajando en este proyecto a través de futuros fondos CIRM, para llevar esta terapia altamente prometedora a un ensayo clínico.

Las úlceras del pie diabético son un problema devastador que afecta hasta al 25% de todas las personas con diabetes, lo que a menudo resulta en la amputación de una extremidad y para el cual hay poco disponible que proporcione una respuesta curativa duradera. Ése es el problema clínico que aborda nuestro trabajo. Nuestro grupo ha ideado un producto que combina células madre mesenquimales (MSC) que han sido preacondicionadas mediante enfoques patentados con una matriz similar a la piel para su aplicación clínica en heridas diabéticas crónicas para mejorar su curación. Este producto confiere muchas ventajas sobre los productos existentes: se puede utilizar como un tratamiento disponible en el mercado que no requiere un congelador especial en la clínica (como lo hacen otros productos para la curación de heridas que contienen células), maximiza las propiedades reparadoras de las MSC al preacondicionamiento dual (actualmente no disponible en otros productos) y aborda los componentes dérmico y epidérmico del proceso de curación para aumentar la curación de ambos compartimentos. El producto se ha probado en heridas crónicas que no cicatrizan en ratones diabéticos y se ha descubierto que aumenta la curación > 20 % con respecto a los tratamientos de control. De manera similar, en una herida por escisión aguda en un cerdo mini, cuya piel se cura más parecida a la de la piel humana, también se logra un aumento del 20% en la curación con el producto objetivo. Nuestros esfuerzos continuos se centran en refinar la dosis de los agentes acondicionadores previos y facilitar la facilidad de embalaje y transporte de la aplicación junto a la cama.