Informe de simposio de terapéutica con células madre patrocinado por el PPMD

Transcripción

1 Informe de simposio de terapéutica con células madre patrocinado por el PPMD Parte de la reunión de Nuevas Direcciones en Biología y Enfermedad del Músculo Esquelético (Junio 17-21, 2012) Nueva Orleans - 21 de junio Por Annemieke Aartsma-Rus Introducción general sobre la reparación muscular Las distrofias musculares, como la distrofia muscular Duchenne se caracteriza por un daño permanente del tejido muscular, llevando eventualmente a la pérdida de tejido muscular y función muscular. Como la mayoría de los tejidos, el músculo es capaz de regenerarse a sí mismo cuando está dañado. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los tejidos, los músculos no consisten en células individuales, si no de fibras que se originan a partir de células individuales que se han fusionado. Después de este proceso de "diferenciación", las fibras musculares ya no son capaces de dividirse o regenerarse. Sin embargo, dedicadas células individuales, llamadas "células satélite" que están en la parte superior de las fibras musculares, son capaces de dividirse y reparar el músculo. Una vez que las fibras musculares se dañan, factores de daño son liberados activando a las células satélite, que luego comienzan a dividirse, migran a la zona dañada y la reparan mediante la fusión con las fibras musculares, o - si hay una gran cantidad de daños - por la fusión entre ellas para formar una nueva fibra. Para asegurarse de que el músculo pueda ser reparado durante la próxima ronda de daños, una de estas células se convierte en una célula satélite inactiva, que de nuevo se encuentra en la parte superior de la fibra muscular nueva o reparada. Todas las personas de vez en cuando se dañan el musculo y el sistema de regeneración se asegura que el daño sea reparado y los músculos crezcan grandes y fuertes, para evitar daños en el futuro. El problema con la distrofia muscular (Duchenne) es que las fibras musculares son mucho más sensibles a sufrir daños, debido a la pérdida de proteínas esenciales que estabilizan las fibras musculares durante la contracción (por ejemplo la distrofina y proteínas asociadas a la distrofina). Por lo tanto, en pacientes con Duchenne, las fibras musculares se dañará más fácil y más frecuente que en individuos sanos. Esto pone un estrés crónico en el sistema de reparación conduce a la inflamación. Normalmente, las células inflamatorias juegan un papel importante en el daño muscular: rompen los tejidos dañados (como un sistema de eliminación de residuos) para hacer espacio para nuevas fibras musculares. Sin embargo, debido a la naturaleza crónica de la enfermedad, hay una inflamación continua, lo que finalmente conduce a fibrosis (tejido conectivo es formado en lugar de nuevo tejido muscular, debido a que las células inflamatorias segregan señales de péptidos que hacen que las células satélite se vuelvan fibroblastos en lugar de células formadoras de músculo). Los fibroblastos excretan señales de péptidos que sostienen y aumentan la formación de fibrosis, así que esto es un círculo vicioso en el que se forma más y más fibrosis y la reparación del músculo ocurre cada vez menos. Mientras se mantenga el daño del tejido muscular, la mayoría de las fibras musculares con el tiempo serán reemplazadas por tejido fibrótico y la función muscular se perderá.

2 Introducción general sobre trasplante para enfermedades musculares El trasplante del órgano defectuoso (el músculo) pudiera ofrecer una solución. En la actualidad no es técnicamente posible trasplantar músculos individuales. Esto se debe a la abundancia de tejido muscular (> 30% de nuestro cuerpo es músculo), el número de músculos individuales >750) y la complejidad de los músculos (los músculos consisten de una red bien afinada de fibras musculares, nervios y vasos sanguíneos que, juntos, permiten la contracción muscular). Por el contrario, el trasplante de células madre de músculo (células satélite) es factible y ya ha sido probado en pacientes décadas atrás. Cuando las células satélite son aisladas de donantes sanos, estas se pueden ampliar en el laboratorio (estas células entonces se llaman "mioblastos") y luego trasplantadas a los pacientes. Estos mioblastos 1) puedan reparar los músculos dañados y 2) son células sanas, por lo que también deben corregir el defecto genético que causa la distrofia muscular. Sin embargo, como estas células se derivan de un donante, como con el trasplante regular de órganos, seran reconocidas por el sistema inmune como "no forman parte del cuerpo" y las ataca. Por lo tanto, la supresión inmune es necesaria para permitir que los mioblastos puedan sobrevivir. Otra forma de conseguir esto es aislar las células satélite (otras células madre, ver abajo) de los pacientes, ampliar en una placa de cultivo, luego añadir el gen faltante en las células cultivadas (esto se puede hacer con una alta eficiencia) y trasplantar las células madre autólogas corregidas de nuevo en los pacientes. Por desgracia, cuando los mioblastos se inyectan en el torrente sanguíneo no emigran a los músculos, e incluso cuando se inyectan directamente en el músculo, los mioblastos se quedaran muy cerca del sitio de inyección. Esto hace muy difícil llegar a todo y cada uno de los músculos con estas células. Se han hecho intentos para realizar múltiples inyecciones en músculos muy pequeños (hasta 250 inyecciones por centímetro cuadrado), pero esto no es factible para los músculos grandes y/o no superficiales. Se sabe ahora que, además de las células satélite (mioblastos), las células madre derivadas de otros tejidos también pueden contribuir a la reparación del músculo (por ejemplo, las células madre de los vasos sanguíneos, hueso, grasa y sangre). Por contraste con las células satélite, estas células pueden migrar a los músculos de la corriente sanguínea. Sin embargo, la eficiencia de este proceso es muy baja, mientras que una gran cantidad de células se necesitan en el músculo. No se debe olvidar que los músculos de pacientes con distrofia muscular (Duchenne) se encuentran en un estado de daño perpetuo y están continuamente excretando señales "negativas" que dirigen las células madre a volverse fibroticas en lugar de músculo. Actualmente no se conoce cuántas células madre son necesarias para romper esta espiral y cambiar el sistema de reparación de estos pacientes de nuevo hacia la reparación del músculo. Simposio de células madre Con estos asuntos en mente, se organizó un simposio en el que expertos en el campo del desarrollo de terapia de células madre de músculo podrían presentar sus últimos resultados y discutir los cuellos de botella. El simposio fue presidido por Gillian Butler-Browne, una investigadora mundialmente reconocida de células madre de

3 músculo que trabaja en el Instituto de Myologie en París, Francia. Eligió a los oradores a presentar su trabajo sobre las células madre que estaban cerca o en ensayos clínicos. El primer orador fue Yvan Torrent de la Universidad de Milán, Italia, que presento sobre las células madre CD133, que se pueden aislar de diferentes tejidos, incluyendo los músculos. Las que se pueden expandir en el laboratorio y luego diferenciarse en células precursoras de fibra muscular (llamadas miotubos) en placas de cultivo. El objetivo es aislar células derivadas de los pacientes, añadir un gen que lleva a la omisión de exón para restaurar el código genético, y trasplantar estas células nuevamente a los pacientes. La caracterización cuidadosa de estas células es crucial en la preparación de ensayos clínicos. Para asegurarse de que estas células pueden fusionarse con las fibras musculares, un gen de omisión de exón fue agregado a células madre CD133 derivadas de pacientes y éstas fueron inyectadas en ratones sin sistema inmunitario (para prevenir el rechazo de las células humanas trasplantadas). Algunas células positivas de distrofina pudieron ser observadas en los ratones. Una mayor optimización en el modelo canino de Duchenne (GRMD) está actualmente en curso. El objetivo es la creación de ensayos clínicos en pacientes con Duchenne con el tiempo, para primero probar la entrega local por vía intramuscular y luego la entrega intraarterial. Más tiempo será necesario para la optimización, y el ensayo se prevé que tenga un largo tiempo de reclutamiento, porque las células derivadas de los pacientes tienen que estar muy bien caracterizadas antes de que puedan ser trasplantadas. El segundo orador fue Saveria Tedesco de la Universidad College de Londres, Reino Unido. El presento sobre los trasplantes de mesoangioblastos. Los mesoangioblastos son células madre que residen en la pared del vaso sanguíneo y se pueden aislar a partir de tejidos diferentes, por ejemplo paredes de los vasos sanguíneos de los músculos esqueléticos. Después de inyecciones intra-arteriales de mesoangioblastos en el modelo canino de Duchenne, algunas de las células trasplantadas migraron al músculo. Un ensayo clínico en el que mesoangioblastos se trasplantaron de un miembro sano de la familia a pacientes está en curso en Milán, Italia. Una gran cantidad de tiempo fue invertido en el trabajo preclínico para probar la seguridad en modelos animales, estandarizar el cultivo de las células y asegurar que las células tenían el potencial para fusionarse con las fibras musculares. Hasta ahora 3 pacientes han sido tratados 4 veces cada uno a través de infusión intra-arterial de células. En las biopsias realizadas después del tratamiento niveles muy bajos de distrofina se detectaron. En un paciente las células comenzaron a fundirse en el disco de cultivo. El trasplante de estas células dio lugar a enrojecimiento de la piel debido a venas hinchadas, que se resolvió de forma espontánea con el tiempo. Otro paciente tuvo un infarto en el cerebro (tálamo) después de la infusión de las células. No se sabe si esto era debido al catéter instalado para el procedimiento o la infusión de las células. Afortunadamente, no hay consecuencias funcionales de esta lesión para el paciente Una segunda etapa del ensayo en el que 3 pacientes adicionales serán tratados se iniciará en septiembre. Aquí números más altos de las células se inyectaran y cuando células se fusionen espontáneamente éstas serán filtradas antes del trasplante. El mismo grupo también tiene por objetivo hacer trasplante autólogo de células a las que se ha añadidos un gen completo de la distrofina. Sin embargo, este trabajo está todavía en las fases muy tempranas de desarrollo.

4 Yan Cherel y Karl Rouger de Francia presentaron sobre las células MuStem, que se derivan de tejidos musculares y tienen el potencial para formar las fibras musculares, células óseas y de grasa. Estas células pueden ser cultivadas en el laboratorio y no forman espontáneamente células pre-cursoras de fibras musculares en la placa de cultivo (lo que causó algunos problemas con el ensayo con mesoangioblastos, véase más arriba). Las células han sido trasplantadas por inyección intra-arterial en el modelo canino de Duchenne, que resultó en la restauración de distrofina en algunas células en niveles bajos en una primera biopsia, pero se perdió en una biopsia posterior. Las células trasplantadas también se encontraron de nuevo en los pulmones, el hígado, los riñones y el cerebro, pero esto no dio lugar a efectos negativos para los perros. Una mayor optimización del cultivo y trasplante se hace actualmente, hacia un ensayo clínico futuro. Gillian Butler Browne del Instituto de Myologie, París, Francia presentó sobre el trasplante autólogo de mioblastos cultivados en la distrofia muscular oculofaríngea (OPMD). Se trata de una distrofia muscular de aparición tardía en la que principalmente los músculos de los ojos y los músculos de la deglución se ven afectados. Los músculos afectados se caracterizan por una gran cantidad de fibrosis, mientras que otros músculos (por ejemplo, los de las extremidades) son menos afectados. Así, fue posible aislar las células satélite del cuádriceps de los pacientes, ampliarlas en el disco de cultivo y trasplantarlas en los músculos de la deglución a través de 8-12 inyecciones locales por pacientes. Un total de 12 pacientes recibieron una inyección. No se observaron efectos secundarios y mejoro la deglución para la mayoría de los pacientes. Un futuro ensayo está previsto para el tratamiento de 16 pacientes adicionales con OPMD. Bruno Péault de la UCLA, EUA, ha estudiado las células madre mesenquimales, que son células madre que tienen el potencial para dar lugar a diferentes tipos de células, incluyendo los músculos y la grasa. Estas células se derivan probablemente de vaso sanguíneo. Es posible cultivar las células en placa de cultivo y pueden contribuir a la formación de hueso y músculo. Jean-Thomas Vilquin del INSERM, Francia presento sobre un nuevo marcador (aldehído deshidrogenasa, ALDH) para identificar las subpoblaciones de células en el músculo. Un pequeño subgrupo de células aisladas del músculo humano tiene este marcador ALDH (~ 1-4%). Este subconjunto está en mejores condiciones para formar células precursoras de las fibras musculares en placas de cultivo. Al final del simposio, hubo una discusión entre la audiencia y los ponentes de todas las dificultades y cuellos de botella del trasplante de células madre. Vicente Mouly (Instituto de Myologie, París, Francia) sugirió que podría ser bueno aspirar a una terapia de combinación. Puesto que el destino de las células trasplantadas se basa en la naturaleza del músculo del paciente (que es fibrótico y emite señales de péptidos a todas las células madre para convertirse también fibróticas), una combinación de trasplante de células para reparar el músculo dañado y un compuesto para mejorar la calidad del músculo (por ejemplo, mediante la inhibición de la secreción de las señales fibróticas de péptidos) podrían funcionar mejor.

5 Los presentadores admitieron que en la actualidad hay todavía muchas incógnitas, como que tanto van a durar las células trasplantadas, si el trasplante autólogo o alogénico es el mejor, o que tantas células se necesitan para lograr algún beneficio. Tampoco se conoce que subtipo de célula madre es mejor y se ha hecho evidente que, posiblemente, todas las células madre individuales difieren ligeramente en una forma u otra. Los ensayos realizados hasta ahora han revelado que al igual que con todos los enfoques terapéuticos, los efectos secundarios pueden ocurrir. Los resultados más prometedores hasta ahora se han obtenido en la OPMD con la inyección local intramuscular de células madre. Para Duchenne esto es mucho más difícil, ya que todos los músculos se ven afectados. Direcciones futuras Como ocurre con más frecuencia con la investigación de un posible enfoque terapéutico, lo que se hace más claro es lo mucho que no sabemos. Sin embargo, sabemos más de lo que sabíamos hace una década. Mientras que los ensayos de células madre que se están organizando ahora no se prevén para curar la distrofia Duchenne, y, por ejemplo el ensayo de mesoangioblastos no ocurrio del todo conforme a lo previsto, podemos aprender de estos reveses imprevistos y problemas. Si bien el objetivo es, por supuesto, curar la distrofia Duchenne, Pat Furlong (Fundadora y Presidente de PPMD) señaló que no hay que perderse las oportunidades actuales. Mientras que el tratamiento de todo el cuerpo, lo que sería preferible, el tratamiento local para mejorar la mano o la función del brazo tiene el potencial de mejorar la calidad de vida de los pacientes, por ejemplo, porque les permite alimentarse a sí mismos y/o controlar su propia silla de ruedas. Mientras que la cura de Duchenne con el trasplante de células madre está todavía lejos, el tratamiento local puede ser más factible en un futuro próximo. Traducción al español: Ricardo Rojas Caballero distrofiasmusculares@gmail.com