Dr. Mikel Sánchez, Clínica USP Vitoria Dr. Gonzalo Mora, Clínica Universidad de Navarra Applications of iPS cells in cell therapy Dr. Gonzalo Mora Cirugía Ortopédica y Traumatología Laboratorio de Ortopedia Experimental Laboratorio de Terapia Celular CLINICA UNIVERSIDAD DE NAVARRA Mario R. Capecchi Martin J. Evans Oliver Smithies 1954 Stem Cell Transplant 1981 1998 Mouse Human ESC ESC 2001-2006 Adult SC Plasticity 2000Cell Therapy Clinical Trials 2006-07 Mice/Human iPS CÉLULAS TRONCALES “CÉLULAS MADRE” Definición Capacidad de auto-renovación (generar copias de si mismas) Diferenciación a diversas líneas celulares y tejidos funcionales, bajo las condiciones apropiadas POTENCIALIDAD Zygote Morula Blastocyst Embryoid Bodies Inner Cell Mass Totipotent Cells Pluripotent Cells Multipotent Cells Somatic stem cells Ectoderm Neurospheres Neurons Glia Germ stem cells Endoderm Skin Liver Epidermis Dermis Oval Cells Hepatocyte Biliary Duct Mesoderm Gastrointestinal Pancreatic Ductal Pancreatic Acinus Cript Cell Bone Marrow Hematopoietic Stem Cell Neutrophil Platelet Red Blood Cell Muscle Mesenchymal Stem Cells MDSC Chondroblast Osteoblast Adipocytes Satellite Cells Myoblast Células Troncales Embrionarias Potencial proliferativo ilimitado PLURI-potenciales Inducen formación de teratomas Terapia Alogénica Science 1998, Thomson PNAS 1998, Gearhart In vitro differentiation Células Troncales Adultas Las Células Madre adultas A. Proliferation/Self renewal se han encontrado en casi todos los tejidos C. Repopulating in vivo capacity WBC Pocas en número, difíciles de aislar y de cultivar XRT MULTI-potentes B. Multilineage differentiation Limitado potencial proliferativo y de diferenciación (parcialmente diferenciadas) Autorenovación Gage et al, Science 2000 Diferenciación Garcia Verdugo, Nature 2004 Reprogramación-Induced Pluripotent Stem Cells (iPS) Cell 126, 1 (2006) PLASTICIDAD -Celulas Troncales Adultas- Una célula madre adulta puede dar lugar a células especializadas de otros tejidos Células Troncales Adultas (Localización) Médula ósea Tejido Adiposo Piel, Pelo, Dientes, Retina Páncreas Músculo Corazón …. Aplicaciones Medicina Regenerativa Vehículo para Terapia Génica Modelos para desarrollo de nuevos fármacos Inmuno-terapia y vacunas Regeneración Tisular con Terapia Celular Stem Cells, 2006 Mimeault Regeneración Tisular con Terapia Celular Sustituir el tejido dañado Células (troncales) (capacidad de diferenciación) integración en el órgano correspondiente Mecanismos de Reparación Regeneración-Diferenciación -No siempre ¿Otros mecanismos? – Mecanismo Paracrino – Reclutamiento de Células Troncales Endógenas y su Activación – Mecanismos Antinflamatorios (MSCs) ¿Células Madre? ¿Células Mesenquimales? Subpoblación de Células Troncales en el seno de los tejidos mesenquimales, Multipotenciales y capaces de Regeneración Mesodérmica MULTIPOTENCIALIDAD DE LAS MSCs Updates on stem cells and their applications in regenerative medicine. J Tissue Eng Regen Med 2008; 2: 169–183 Características de las Células Troncales Mesenquimales •Auto-Renovación •Proliferación •Diferenciación (Multipotencialidad) Joint Bone Spine 75 (2008) 672-674 Ingeniería Tisular Señales que Estimulan la Diferenciación de Células Troncales en el Andamiaje apropiado Joint Bone Spine 75 (2008) 672-674 Ingeniería Tisular ESTRATEGIA en la Ingeniería de Cartílago 1-Aislamiento 2-Crecimiento 3-Diferenciación 5-Implantación In Vivo 4-Asociación Materia/Células Joint Bone Spine 75 (2008) 672-674 INDICACIONES Todavía en fases experimentales o preclínicas Pocos Estudios Clínicos Principales APLICACIONES de las Células Troncales en C.O.T. Hueso Pérdidas Óseas Pseudoartrosis Cartílago Tendones y Ligamentos Puntos por Aclarar •Empleo de Fact. Crecim. •Andamiajes de biomateriales •Microambiente de la lesión •Integración Celular •Inmunología del Tejido de Reparación •¿Alogénicas o Autólogas? •Efecto de la Edad •Biología de la Reparación FORMAS DE EMPLEO 1. Células Mononucleadas 2. MSCs sin cultivo de expansión 3. MSCs con cultivo de expansión Regeneration of meniscus cartilage in a knee treated with percutaneously implanted autologous mesenchymal stem cells. Medical Hypotheses (2008) 71, 900–908 ASPIRADO DE MÉDULA ÓSEA Células Hemáticas en Varios Estadíos de Diferenciación – Células Hemo-progenitoras – Muy Pocas MSCs CONCENTRADO DE MÉDULA ÓSEA NÚMERO BAJO DE CÉLULAS TRONCALES 1 MSC por cada 10.000 ó 1.000.000 de células Medical Hypotheses (2008) 71, 900–908 Resultados Buenos resultados publicados en pseudoartrosis, NICF y de Cóndilo Pobres resultados en artrosis Medical Hypotheses (2008) 71, 900–908 CULTIVO Y EXPANSION -Expandir por 100–10,000 en varias semanas (3-5 PASES) -REIMPLANTE con Fact. Crecim * En el momento * Posteriormente Regeneration of meniscus cartilage in a knee treated with percutaneously implanted autologous mesenchymal stem cells. Medical Hypotheses (2008) 71, 900–908 LIGAMENTOS Cartílago - Experimental Cartílago - Clínico Human autologous culture expanded bone marrow mesenchymal cell transplantation for repair of cartilage defects in osteoarthritic knees. Wakitani S, et al. Osteoarthritis Cartilage 2002;10:199–206. Hueso Poca Casuística Buenos Resultados Cartílago - Artrosis Cartílago - Artrosis ClinicalTrials.gov http://clinicaltrials.gov/ct2/show/record/NCT00550524?term=Stem+Cells+arthritis&rank=12 Muchas Gracias