Las terapias con células madre humanas adultas para el tratamiento de heridas crónicas se han mostrado muy prometedoras. Sin embargo, se necesitan sistemas de administración adecuados para aplicar estas terapias en la clínica. Este premio financia el desarrollo de sistemas de administración de células madre para el tratamiento de heridas crónicas. Imaginamos que se podían utilizar hidrogeles sintonizables para administrar células madre a las heridas. Durante el año pasado hemos estado diseñando hidrogeles para esta aplicación. Primero, analizamos grandes bibliotecas de moléculas pequeñas e identificamos una variedad de moléculas pequeñas específicas de células madre. Estas moléculas tienen la capacidad de unirse a las células madre. Hasta ahora hemos demostrado que las moléculas pequeñas pueden capturar células madre en superficies bidimensionales. En los próximos años determinaremos su capacidad para contener células madre dentro de hidrogeles. Esperamos que las diferentes moléculas pequeñas tengan diferentes efectos sobre las células madre. Así que también probaremos esto. Además, hemos desarrollado una variedad de hidrogeles que se degradan a diferentes velocidades. Hemos demostrado que estos hidrogeles pueden polimerizarse dentro de un organismo vivo y que su tasa de degradación puede ser determinada por sus componentes básicos. En los próximos años uniremos nuestras pequeñas moléculas específicas de células madre a nuestros hidrogeles y luego usaremos estos hidrogeles para tratar heridas crónicas.
Período de información:
Los estudiantes de Year 2
Las integrinas son receptores de la superficie celular que permiten que las células, incluidas las células madre, interactúen con su entorno. Una de sus funciones es transmitir señales sobre el medio ambiente a las células madre. Hay muchos tipos de integrinas, que se unen a proteínas extracelulares que se encuentran en el entorno de una célula. Nuestro grupo ha estado utilizando la química para aislar diferentes moléculas pequeñas novedosas que pueden unirse específicamente a las diferentes integrinas. Nuestro objetivo es incorporar estas nuevas moléculas pequeñas en hidrogeles, que utilizamos como hogares tridimensionales para cultivar células madre dentro de la incubadora. El plan final es utilizar estos mismos hidrogeles para transferir las células madre a pacientes con una variedad de dolencias, como úlceras crónicas. Durante el año pasado ayudamos a desarrollar una variedad de hidrogeles que pueden cultivar células madre. También hemos aislado una variedad de moléculas pequeñas novedosas específicas de diferentes moléculas de integrina.
Período de información:
Los estudiantes de Year 3
Durante este período de financiación hemos identificado muchas moléculas que pueden unirse a las células madre. Cuando se cultivan células madre con estas células, hemos descubierto que algunas de las moléculas inducen a las células madre a diferenciarse mientras que otras las inducen a proliferar pero no a diferenciarse. Continuaremos caracterizando estos ligandos. También hemos mejorado drásticamente nuestras metodologías para identificar nuevas moléculas de unión a células madre. Ahora estamos incorporando pequeñas moléculas que se unen a células madre en hidrogeles para caracterizar los efectos de estos ligandos en las células madre en un sistema de cultivo 3D. También hemos demostrado que varios parámetros de los cultivos de hidrogel 3D se pueden "ajustar" para lograr resultados óptimos, es decir, diferenciación controlada de células madre. Además de nuestra extensa experimentación con células madre cultivadas, hemos comenzado a caracterizar las propiedades de nuestros hidrogeles cuando se implantan en un modelo animal y hemos podido controlar las tasas de degradación dentro de los animales. Esos resultados demostraron que podemos "sintonizar" los hidrogeles para que se degraden a diferentes velocidades. Esta tecnología se puede incorporar a una variedad de aplicaciones de células madre. También hemos comenzado a incorporar moléculas de unión a células madre en hidrogeles y hemos probado su capacidad para aumentar la tasa de curación de heridas. A partir de estos experimentos, parece que nuestros hidrogeles funcionalizados que contienen nuestras moléculas sintéticas pueden aumentar la tasa de curación de heridas. Otro hallazgo fascinante es que nuestras pequeñas moléculas que se unen a las células madre parecen ser capaces de alterar la diferenciación de las células madre mesenquimales cuando se incorporan a cultivos 3D.
Período de información:
Los estudiantes de Year 5
Las enfermedades de la piel se encuentran entre el grupo de afecciones médicas en las que el gasto ha aumentado más. Dentro de este grupo, las úlceras cutáneas representan la mayor carga económica y las opciones de tratamiento actuales para los pacientes suelen ser ineficaces. Muchos grupos han informado que las células madre mesenquimales (MSC) ayudan a la cicatrización de heridas. Aplicaciones terapéuticas de las células madre mesenquimales.están creciendo; sin embargo, la implementación exitosa de estas terapias requiere el desarrollo de sistemas de administración de MSC apropiados. Este premio CIRM ha generado nuevos sistemas de administración de hidrogeles para células madre mesenquimales en los que deseamos trabajar para su comercialización. Hemos demostrado que las células madre encapsuladas en hidrogel siguen siendo viables y que cuando se administran a las heridas ayudan a curarlas. También hemos caracterizado la capacidad de nuestros diferentes sistemas de administración de MSC de hidrogel para inducir la transcripción genética. Cada sistema de administración de hidrogel fue diseñado para incorporar diferentes sitios de unión de moléculas pequeñas para permitir la adherencia de MSC a la matriz 3D. Estas interacciones de unión a MSC alteraron la expresión del gen MSC de forma reproducible. Tenemos la esperanza de que esta investigación conduzca a un producto para entregar MSC a pacientes para una variedad de aplicaciones.
Período de información:
Año 5/NCE
Las enfermedades de la piel se encuentran entre el grupo de afecciones médicas en las que el gasto ha aumentado más. Dentro de este grupo, las úlceras cutáneas representan la mayor carga económica y las opciones de tratamiento actuales para los pacientes suelen ser ineficaces. Muchos grupos han informado que las células madre mesenquimales (MSC) ayudan a la cicatrización de heridas. Aplicaciones terapéuticas de las células madre mesenquimales.están creciendo; sin embargo, la implementación exitosa de estas terapias requiere el desarrollo de sistemas de administración de MSC apropiados. Este premio CIRM ha generado nuevos sistemas de administración de hidrogeles para células madre mesenquimales en los que deseamos trabajar para su comercialización. Hemos demostrado que las células madre encapsuladas en hidrogel siguen siendo viables y, cuando se administran a las heridas, ayudan a curarlas. También hemos caracterizado la capacidad de nuestros diferentes sistemas de administración de MSC de hidrogel para inducir la transcripción de genes y la expresión de proteínas. Cada sistema de administración de hidrogel fue diseñado para incorporar diferentes sitios de unión de moléculas pequeñas para permitir la adherencia de MSC a la matriz 3D. Estas interacciones de unión a MSC alteraron la expresión del gen MSC de forma reproducible. Tenemos la esperanza de que esta investigación conduzca a un producto para entregar MSC a pacientes para una variedad de aplicaciones.
Detalles de la solicitud de subvención
Titulo de la aplicación:
Hidrogeles sintonizables para la administración terapéutica de células madre multipotentes.
Resumen público:
Justificación: Las úlceras cutáneas representan la mayor carga económica de todas las enfermedades de la piel. Las terapias con células madre humanas adultas para el tratamiento de heridas crónicas se han mostrado muy prometedoras. Sin embargo, se necesita un sistema de administración antes de que puedan usarse clínicamente. Los hidrogeles se han convertido en un vehículo prometedor para la administración de células madre porque su estructura tridimensional y su alto contenido de agua imitan el entorno natural de la célula madre. Sin embargo, la superficie de algunos hidrogeles no puede interactuar bien con las células madre. Nuestro objetivo es desarrollar hidrogeles con pequeños sitios de contacto de adhesión para células madre para permitir que las células madre interactúen mejor con los hidrogeles. También fabricaremos hidrogeles con otras biomoléculas para promover mejor la cicatrización de heridas. Si esta investigación tiene éxito, conducirá a nuevas terapias para las heridas crónicas.
Declaración de beneficio para California:
Las enfermedades de la piel se encuentran entre las afecciones médicas en las que más ha aumentado el gasto. Dentro de este grupo, las úlceras cutáneas representan la mayor carga económica. En 2004, la prevalencia de úlceras cutáneas fue de 4.8 millones, muy por debajo de la prevalencia de otras enfermedades cutáneas comunes. Sin embargo, el coste total de la atención sanitaria para estos pacientes, sin incluir el coste intangible debido al impacto en la calidad de vida, fue de 11.951 millones de dólares. Esto es cinco veces mayor que la carga económica del cáncer de piel no melanoma, el cáncer más prevalente en Estados Unidos. Las opciones de tratamiento actuales para pacientes con úlceras son limitadas y, a menudo, ineficaces. Incluso con la mejor atención, la tasa de curación es sólo entre el 30 y el 70 % a los 6 meses y la tasa de recurrencia es >70 %. Las úlceras también son un factor de riesgo importante de amputación, especialmente en pacientes con diabetes. Esto es válido para personas de cualquier estado, incluida California. Las terapias con células madre humanas adultas para el tratamiento de heridas crónicas se han mostrado muy prometedoras. Sin embargo, su aplicación clínica se basa en el desarrollo de una plataforma de administración adecuada y se ha realizado relativamente poca investigación en esta área con respecto a la curación de heridas cutáneas. Esta propuesta describe un enfoque para desarrollar nuevas plataformas de administración de células madre. Si esto tiene éxito, conducirá a nuevos tratamientos para las heridas crónicas.
