Se lograron avances considerables en la transición de células y métodos de producción celular desde la escala de investigación a la escala traslacional/clínica. Específicamente, las actividades del Año 1 se centraron en la transición de la investigación a métodos de producción celular a escala piloto y en la caracterización del modelo animal de la enfermedad de esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Estas actividades fueron esenciales porque el desarrollo de la terapia celular es un proceso de múltiples etapas con un rigor cada vez mayor con el tiempo en términos de un mayor enfoque en los detalles de los métodos, requisitos estrictos para reactivos/materiales, mayor escala y caracterización más exhaustiva del producto durante la transición. desde las primeras investigaciones hasta una terapia celular aprobada. Durante el año 1, los métodos de crecimiento y diferenciación de células madre embrionarias (ESC) a pequeña escala desarrollados previamente para la investigación en Life Technologies se desarrollaron aún más a una escala piloto más grande, lo que proporcionó suficientes células para realizar estudios preclínicos en animales tempranos y caracterización celular. Además de la mayor escala de producción celular, cuando fue posible, los reactivos y materiales de grado de investigación se sustituyeron con reactivos y materiales que serían necesarios o preferidos para producir una terapia celular para uso en humanos [producida bajo Buenas Prácticas de Fabricación (GMP), no -origen animal, bien caracterizado]. Estas condiciones no son ideales para muchas líneas ESC, y solo 1 de las 4 líneas ESC iniciales pudo adaptarse con éxito a estas condiciones de cultivo. Para aumentar el número de posibles líneas celulares candidatas a ESC clínicas, adquirimos 2 líneas ESC adicionales, UCFB6 y UCSFB7 de la Universidad de California, San Francisco. El desarrollo está en curso para garantizar que los métodos de procesamiento celular sean sólidos y escalables para el mayor número de células requerido para los estudios con animales a gran escala en el Año 2. Las células de la producción a escala piloto se están sometiendo a una secuenciación profunda como parte del desarrollo de métodos moleculares. métodos de caracterización que pueden proporcionar futuros ensayos de control de calidad. Durante el año 1, se realizaron más estudios de un modelo de enfermedad de ELA en ratas para: 1) optimizar los métodos de inyección de células; 2) mejorar la caracterización del inicio y la progresión de la enfermedad en el modelo de rata; 3) evaluar la utilidad de pruebas conductuales y electrofisiológicas para el seguimiento de la enfermedad; y 4) evaluar métodos histológicos para medir el daño neuronal y la detección de células implantadas, que se utilizarán para optimizar los estudios de eficacia a gran escala planificados para el Año 2. Descubrimos que varios enfoques de análisis que requieren mucho tiempo para la evaluación de la eficacia podrían reemplazarse por métodos más simples. , enfoques más rentables. Además, los estudios del Año 1 probaron y garantizaron que el equipo pudiera manejar un programa agresivo de implante de células, inmunosupresión dos veces al día, evaluaciones exigentes de comportamiento y electrofisiología y evaluaciones histológicas exhaustivas.

Período de información:

Los estudiantes de Year 2

Se lograron avances considerables en la transición de células y métodos de producción celular desde la escala de investigación a la escala traslacional/clínica, incluida la producción inicial de células en una instalación GMP con métodos de producción compatibles con GMP. Además, se completó una caracterización exhaustiva del modelo animal de la enfermedad de esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y se evaluó la eficacia potencial de las células en este modelo animal de la enfermedad de ELA. Estas actividades son clave para el progreso continuo en el desarrollo de la terapia celular, que es un proceso de múltiples etapas que requiere un enfoque cada vez mayor en los detalles de los métodos, requisitos estrictos para los reactivos/materiales, una mayor escala y una caracterización más exhaustiva del producto durante la transición a una Terapia celular aprobada. Específicamente, logramos avances significativos en tres áreas principales: primero, encontramos evidencia de eficacia utilizando células madre neurales fabricadas en Life Technologies. En resumen, durante el año 1, se demostró que el modelo de enfermedad de ELA en ratas era un modelo de enfermedad más agresivo, con un inicio más temprano de la enfermedad y una progresión más rápida hasta la etapa terminal y la muerte que el modelo que se había utilizado en estudios anteriores. Durante el año 2, este modelo de enfermedad de ELA más agresivo se caracterizó aún más con la identificación de un marcador confiable del inicio de la enfermedad y la demostración de que las células implantadas podían detectar y medir la neurona motora alfa preservada incluso a pesar de la naturaleza agresiva de la progresión de la enfermedad en este caso. modelo de rata. Descubrimos que las NSC H9 producidas por Life Technologies, cuando se implantaron en el modelo de enfermedad de ELA en ratas, sobrevivieron, migraron ampliamente al área donde se encuentran las neuronas motoras alfa, se diferenciaron en células que parecen ser astrocitos y proporcionaron un efecto protector para las neuronas motoras alfa. neuronas motoras. Este efecto protector se determinó comparando la supervivencia de las neuronas motoras alfa en el lado de la médula espinal de la rata donde se implantaron las NSC con el lado de la médula espinal en el que no se implantaron células. El lado de la médula espinal donde se implantaron las NSC mostró aproximadamente un 10% más de neuronas motoras alfa supervivientes que el lado correspondiente de la médula espinal que no tenía células implantadas. En segundo lugar, las células de los distintos métodos de producción se sometieron a secuenciación genética como parte del desarrollo de métodos de caracterización molecular. Esta información de secuenciación fue fundamental para identificar si las células producidas mediante diversos métodos eran típicas del tipo de célula o exhibían cualidades que indicaban que no eran poblaciones celulares óptimas. Estos métodos se utilizarán para identificar marcadores óptimos para caracterizar poblaciones celulares como parte del desarrollo actual de la producción celular y para futuros ensayos de control de calidad. En tercer lugar, durante el año 2, Life Technologies desarrolló aún más sus métodos de diferenciación y crecimiento de células madre embrionarias (ESC) a escala piloto para que se adapten más fácilmente a la producción de células según las Buenas Prácticas de Fabricación (GMP). Esto implicó aumentar la escala de producción celular y, cuando sea posible, sustituir reactivos y materiales de grado reactivo por reactivos y materiales que serían necesarios o preferidos para producir una terapia celular para uso en humanos (producida GMP, origen no animal, bien caracterizada). . Estas condiciones no son ideales para muchas líneas ESC y en el año 1, solo una (H9) de las 4 líneas ESC iniciales se adaptó con éxito a estas condiciones de cultivo; sin embargo, se adquirieron 3 líneas ESC adicionales para aumentar la cantidad de ESC clínicas potenciales. líneas celulares candidatas. Una de estas líneas ESC (UCSFB7 de la Universidad de California, San Francisco) se adaptó con éxito a las condiciones de cultivo piloto de ESC y dio como resultado la producción de NSC y la producción de AP en progreso. Debido a que la versión de investigación de la línea ESC H9 se ha utilizado para producir con éxito NSC en Life Technologies, hay acuerdos en curso para City of Hope para la producción de células NSC utilizando los ESC H9, que se han almacenado bajo condiciones GMP en City of Hope. Además, la producción de células a escala piloto se inició antes de lo previsto originalmente en las instalaciones GMP de la Universidad de California en Davis. El plan es producir NSC y AP en condiciones que UC Davis ha considerado exitosas en el pasado y hacer la transición de estos métodos al cumplimiento de GMP. Hasta la fecha, UC Davis ha producido ESC a partir de 3 líneas de ESC [UCSF4, UCSF4.2 (también conocido como UCSFB6) y UCSF4.3 (también conocido como UCSFB7] y ha producido NSC a partir de la línea ESC UCSF4. Está previsto enviar las NSC UCSF4 a la UCSD para realizar pruebas en el modelo animal de la enfermedad ELA a principios de junio de 2012, y se espera que la producción de NSC de las líneas ESC UCSF4.2 y UCSF4.3 comience a fines de junio de 2012.

Detalles de la solicitud de subvención

Titulo de la aplicación:

Trasplantes de precursores de astrocitos derivados de células madre en la esclerosis lateral amiotrófica

Resumen público:

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad letal que carece de tratamientos eficaces, se caracteriza por la pérdida de neuronas motoras superiores e inferiores. Entre el 5% y el 10% de la ELA es familiar, pero la mayoría de los casos de ELA son esporádicos y de causas desconocidas. El riesgo de por vida es aproximadamente 1 en 2000. Esto corresponde a ~30,000 5000 personas afectadas en los Estados Unidos y ~XNUMX en el país del socio de financiación colaborativa. Actualmente sólo existe un compuesto aprobado por la FDA, Rilutek, que prolonga la vida útil en un máximo de tres meses. Aunque se desconocen las causas de la ELA y la presentación de la enfermedad es muy variable, todas las formas de ELA tienen en común la pérdida significativa de neuronas motoras que provoca debilidad muscular, parálisis, insuficiencia respiratoria y, en última instancia, la muerte. Es probable que la enfermedad afecte a muchas vías y centrarse en una sola vía puede tener un impacto limitado en la supervivencia. Además, como la ELA se diagnostica en un momento en el que se ha producido una pérdida celular significativa, un intento de evitar una mayor pérdida celular tendría un impacto significativo en la supervivencia.
Varios hallazgos respaldan el enfoque de los trasplantes de glia (células que rodean las neuronas motoras). A pesar de la relativa selectividad de la muerte celular de las neuronas motoras en la ELA, los estudios publicados demuestran que los transportadores gliales críticos para el equilibrio apropiado de glutamato que rodea las neuronas motoras se ven afectados tanto en modelos animales como en tejidos de ELA esporádica y familiar. La importancia de las células no neuronales en el proceso de la enfermedad se ha caracterizado bien utilizando modelos de ratón SOD1 que representan muchos de los aspectos clave de la enfermedad humana. Además, se ha demostrado que el trasplante utilizando precursores restringidos a la glía (GRP) que se diferencian en astrocitos en ratas mutantes SOD1 aumenta la supervivencia. Las neuronas motoras tienen un proceso, el axón, de hasta un metro de longitud, que conecta el cuerpo celular con su objetivo, el músculo. La capacidad de reconectar adecuadamente y garantizar conexiones funcionales después del reemplazo de la neurona motora sigue siendo una tarea abrumadora y hasta la fecha no hay evidencia de que esto sea posible en humanos. Por lo tanto, nos centraremos en el desarrollo de una terapia para la ELA basada en trasplantes de células precursoras de astrocitos derivadas de hES para prevenir la progresión de la ELA.
Nuestro proyecto propuesto desarrollará trasplantes de precursores de astrocitos derivados de células madre de grado clínico para terapia en un ensayo clínico prospectivo de Fase I. Nosotros: 1) generaremos precursores de astrocitos a partir de tres fuentes diferentes de líneas de células madre embrionarias humanas (hESC); 2) identificar la combinación de línea hESC y progenitor glial que tiene las mejores características de toxicidad mínima, mejor eficiencia en la generación de astrocitos y reducción de fenotipos de enfermedades in vivo en un modelo de ELA en ratas; 3) fabricar las células apropiadas en una instalación GMP requerida por la FDA; 4) trabajar con nuestro equipo clínico establecido para diseñar un ensayo de seguridad de Fase I; y 5) presentar una solicitud para un nuevo medicamento en investigación (IND) dentro de los próximos cuatro años.

Declaración de beneficio para California:

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA; también conocida como enfermedad de Lou Gehrig) es una enfermedad común y devastadora de la neurona motora en adultos que afecta a muchos californianos. En ausencia de una cura o un tratamiento eficaz, el costo de cuidar a los pacientes con ELA es sustancial, y las consecuencias para amigos y familiares también tienen un precio devastador. Nuestro objetivo es desarrollar una terapia de trasplante de células segura y eficaz para la ELA comenzando con células madre embrionarias humanas. Si tiene éxito, se espera que este avance disminuya el costo de cuidar a muchos californianos con ELA, extienda su vida útil y mejore su calidad de vida. Además, el desarrollo de este tipo de enfoque terapéutico en California servirá como una importante prueba de principio y estimulará la formación de empresas que busquen desarrollar este tipo de terapias en California con el consecuente beneficio económico.