El objetivo del estudio propuesto es desarrollar un tratamiento para acelerar la reparación de múltiples fracturas vertebrales. Aproximadamente 10 millones de personas en los Estados Unidos son diagnosticadas con osteoporosis, mientras que 34 millones adicionales se clasifican con baja masa ósea. La incidencia a lo largo de la vida de fracturas por fragilidad secundarias a osteoporosis en mujeres mayores de cincuenta años es aproximadamente de 1 de cada 2, y en hombres mayores de cincuenta años, es de 1 de cada 4. Las fracturas por compresión vertebral (FVC) son las fracturas por fragilidad más comunes. fracturas en los Estados Unidos, lo que representa aproximadamente 700,000 lesiones por año, el doble de la tasa de fracturas de cadera. Aproximadamente 70,000 FVC resultan en hospitalización cada año con una estancia hospitalaria promedio por paciente de 8 días. El tratamiento actual de los pacientes osteoporóticos se centra principalmente en la prevención de las FVC utilizando principalmente nuevos medicamentos como el alendronato y la hormona paratiroidea (1-34). Pero existen algunas opciones de tratamiento cuando realmente ocurren FVC. Se han desarrollado nuevos métodos no biológicos para recuperar las propiedades biomecánicas de un cuerpo vertebral fracturado. Estos métodos incluyen los procedimientos mínimamente invasivos de vertebroplastia y reducción con balón. Ambos procedimientos implican la inyección de material sintético no biológico que no se reabsorbe y, en cambio, permanece como un cuerpo extraño permanente en la columna. En última instancia, una solución biológica que promueva una rápida curación de las fracturas y estimule la producción normal de hueso sería la mejor para los pacientes osteoporóticos con lesiones de la columna vertebral. Nuestros estudios piloto han demostrado que las fracturas óseas se pueden tratar mediante la administración intravenosa de células madre adultas combinadas con una dosis de hormona paratiroidea, aprobada por la FDA para su uso como agente anabólico en el tratamiento de la osteoporosis grave. Por tanto, en el proyecto propuesto determinaremos la capacidad de las células madre inyectadas para migrar al sitio de una fractura vertebral. También analizaremos el efecto combinado de la PTH y las células madre en la reparación de fracturas vertebrales.

Período de información:

Los estudiantes de Year 2

El objetivo del estudio es desarrollar un tratamiento para acelerar la reparación de múltiples fracturas vertebrales. Aproximadamente 10 millones de personas en los Estados Unidos son diagnosticadas con osteoporosis, mientras que 34 millones adicionales se clasifican con baja masa ósea. Las fracturas por compresión vertebral (FVC) son las fracturas más comunes en los Estados Unidos y representan aproximadamente 700,000 lesiones por año, el doble de la tasa de fracturas de cadera. Aproximadamente 70,000 FVC resultan en hospitalización cada año con una estancia hospitalaria promedio por paciente de 8 días. El tratamiento actual de los pacientes osteoporóticos se centra principalmente en la prevención de los FVC utilizando principalmente nuevos medicamentos como el alendronato y la hormona paratiroidea (PTH). Pero no hay opciones de tratamiento cuando realmente ocurren FVC, aparte del reposo en cama y los analgésicos. Nuestro objetivo es inducir una reparación eficaz de las fracturas vertebrales mediante un tratamiento combinado de células madre adultas y PTH. Durante el último año tratamos animales osteoporóticos (roedores) con células madre humanas, aisladas de médula ósea. Las células se inyectaron en la circulación sanguínea seguido de un tratamiento con PTH durante tres semanas. Para evaluar si las células inyectadas migraron a la región de las fracturas de la columna, utilizamos células fluorescentes. Utilizando una cámara de alta sensibilidad pudimos rastrear las células inyectadas en el cuerpo de los animales durante 55 días. Nuestros resultados mostraron que más células se dirigieron a la región de la columna cuando se administró PTH a los animales en comparación con un grupo de control que no recibió PTH. Además, analizamos el efecto del tratamiento con células madre en la reparación de fracturas de columna. Utilizando imágenes de tomografía computarizada de alta resolución, encontramos que los animales osteoporóticos tratados con células madre y PTH tuvieron una reparación de fracturas óseas significativamente mayor en comparación con los animales no tratados y con los animales tratados solo con PTH o células madre. En conclusión, hemos generado resultados prometedores que demuestran la eficacia de la terapia con células madre combinada con PTH para el tratamiento de fracturas vertebrales. Exploraremos más a fondo este efecto en el tercer año del proyecto, con el objetivo de promover aún más esta terapia hacia su uso clínico.

Período de información:

Los estudiantes de Year 3

Detalles de la solicitud de subvención

Titulo de la aplicación:

Terapia sistémica con células madre adultas para las fracturas por compresión vertebral relacionadas con la osteoporosis

Resumen público:

Las fracturas por compresión vertebral son las fracturas más comunes asociadas con la osteoporosis. Aproximadamente 700,000 fracturas por compresión vertebral (OVCF) relacionadas con la osteoporosis ocurren cada año en los EE. UU. Actualmente, el tratamiento se centra principalmente en la prevención. Cuando se producen fracturas en pacientes con osteoporosis, las opciones de tratamiento son limitadas porque la cirugía abierta con implantes suele fracasar. Recientemente, se desarrollaron nuevas terapias que implican la inyección de cemento en el cuerpo vertebral. Desafortunadamente, estos procedimientos no regeneran el tejido óseo, pero conllevan riesgos de fugas y embolias. Por lo tanto, necesitamos nuevos tratamientos que aborden directamente tanto la causa subyacente de las OVCF (pérdida ósea) como los mecanismos de reparación inadecuados cuando se producen fracturas. Proponemos desarrollar una terapia que aproveche las células madre mesenquimales (MSC) estimuladas in vivo con PTH (hormona paratiroidea) para acelerar la reparación ósea. La PTH por sí sola puede acelerar la reparación de fracturas en animales sanos mediante la activación de las MSC de la médula ósea. Sin embargo, los pacientes osteoporóticos tienen un número reducido de MSC, MSC disfuncionales o ambas. En estos pacientes, la inyección de MSC combinada con un régimen de PTH podría ser una terapia eficaz para el tratamiento de fracturas múltiples. Nuestros datos preliminares en un modelo de ratón demostraron que este tratamiento combinado mejora la localización de las MSC en los sitios de fracturas de huesos largos y conduce a una mayor reparación. Aquí nos basaremos en esta base y nos preguntaremos si una estrategia similar también es efectiva en los OVCF. Presumimos que la administración de PTH conducirá a una mayor localización de las MSC en los sitios de fractura ósea. Además, planteamos la hipótesis de que la PTH promueve la diferenciación de las MSC en osteoblastos. Por lo tanto, nuestro objetivo en el estudio propuesto es determinar el efecto de la inyección de MSC combinada con la terapia con PTH sobre la regeneración ósea en un modelo de defecto óseo vertebral múltiple en ratas osteoporóticas. También se determinarán las dosis óptimas de PTH y la cantidad de MSC por inyección. Se inyectarán MSC derivadas de médula ósea humana en ratas atímicas osteoporóticas con múltiples defectos óseos vertebrales lumbares. La localización de MSC en defectos óseos se controlará mediante imágenes micro y moleculares. Estudios posteriores probarán dosis crecientes de PTH para definir la dosis óptima para una mejora máxima de la localización de las MSC en una fractura. La regeneración ósea se controlará mediante imágenes de microCT y análisis biomecánicos (para determinar la integridad estructural del hueso recién reparado). Estudios posteriores determinarán si aumentar la cantidad de MSC inyectadas mejora linealmente la formación de tejido óseo. Estos estudios ayudarán a crear una base de evidencia para futuros ensayos clínicos que podrían revolucionar el tratamiento de las fracturas vertebrales y otras fracturas complejas en pacientes que padecen osteoporosis.

Declaración de beneficio para California:

Aproximadamente 10 millones de personas en los Estados Unidos son diagnosticadas con osteoporosis, mientras que 34 millones adicionales se clasifican con baja masa ósea. La incidencia a lo largo de la vida de fracturas por fragilidad secundarias a osteoporosis en mujeres mayores de cincuenta años es aproximadamente de 1 de cada 2, y en hombres mayores de cincuenta años, es de 1 de cada 4. Las fracturas por compresión vertebral relacionadas con la osteoporosis (OVCF, por sus siglas en inglés) son las fracturas por fragilidad más comunes. fracturas en los Estados Unidos, lo que representa aproximadamente 700,000 lesiones por año, el doble de la tasa de fracturas de cadera. Aproximadamente 70,000 OVCF resultan en hospitalización cada año con una estancia hospitalaria promedio por paciente de 8 días. Las fracturas por fragilidad debidas a la osteoporosis también suponen una grave carga financiera para la industria de la atención sanitaria. Las estimaciones muestran que en 1.5 hubo aproximadamente 2001 millones de fracturas relacionadas con la osteoporosis en los Estados Unidos, cuya atención costó alrededor de 17 mil millones de dólares. Además, a medida que el número de personas mayores de cincuenta años sigue aumentando, se prevé que los costos aumentarán a aproximadamente 60 mil millones de dólares al año para el año 2030. Anteriormente, los OVCF han recibido atención limitada por parte de la comunidad de atención de la columna. Este descuido puede ser el resultado de la percepción de que los OVCF son problemas benignos y autolimitados o que las opciones de tratamiento son limitadas. Sin embargo, ha quedado claro que las OVCF se asocian con un deterioro fisiológico y funcional significativo, incluso en pacientes que no acuden a una evaluación médica en el momento de la fractura. El tratamiento actual de los pacientes osteoporóticos se centra principalmente en la prevención de las OVCF. Existen algunas opciones de tratamiento cuando realmente ocurren OVCF. Dado que la cirugía abierta implica morbilidad y fracaso de los implantes en la población de pacientes osteoporóticos, para la gran mayoría de los pacientes generalmente se recomienda un tratamiento no quirúrgico, que incluya medicamentos y aparatos ortopédicos. Desafortunadamente, un gran número de pacientes reportan dolor intratable e incapacidad para regresar a sus actividades. Actualmente no existe una solución biológica eficaz para el tratamiento de las OVCF. El estudio propuesto desarrollará aún más una solución terapéutica biológica que acelerará la reparación de los OVCF. El tratamiento dependerá de una combinación de fármacos y terapia con células madre adultas; ambos están aprobados para uso clínico o en ensayos clínicos. También implicará una simple inyección intravenosa en lugar de una inyección percutánea de un polímero, que no restaura el tejido óseo perdido. Los datos generados a partir de este estudio podrían potencialmente revolucionar el tratamiento de las fracturas vertebrales y otras fracturas complejas en pacientes que padecen osteoporosis, y así beneficiar a los ciudadanos de California al reducir los períodos de hospitalización, los costos operativos y la pérdida de días laborales, y mejorar la calidad de vida de los californianos. con osteoporosis que están en riesgo de sufrir OVCF.