La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

1 CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y REPROGRAMACIÓN CELULAR JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA NOVIEMBRE 2011.

Presentaciones similares


Presentación del tema: "1 CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y REPROGRAMACIÓN CELULAR JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA NOVIEMBRE 2011."— Transcripción de la presentación:

1 1 CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y REPROGRAMACIÓN CELULAR JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA NOVIEMBRE 2011

2 2 CLONACIÓN

3 3 DEFINICIÓN DE CLONACIÓN Por clonación se entiende: Producir múltiples copias de una secuencia de ADN mediante técnicas de ADN recombinante Producir una célula genéticamente idéntica a partir de otra célula Obtener una población celular con idéntico genotipo Producir un ser biológico genéticamente idéntico a otro a partir del material genético de una célula de la persona o animal que se va a clonar

4 4 ¿EN QUE CONSISTE LA CLONACIÓN DE EMBRIONES REALIZADA POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA?

5 5 TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA Ovocito Célula adulta Enucleación ACTIVACIÓN TRANSFERENCIA NUCLEAR Cigoto híbrido Embrión de dos células Masa granulosa interna Resto embrionario Células madre embrionarias Embrión de 64 a 200 células (blastocisto)

6 6

7 7 ¿ES ADECUADO EL TÉRMINO CLONACIÓN TERAPÉUTICA? ¿NO SE DEBERÍA LLAMAR CLONACIÓN EXPERIMENTAL?

8 8 CLONACIÓN ANIMAL

9 9 RESUMEN HISTÓRICO Heidi Ledford. Nature 445; , 2007

10 10 Clonación de lobos Investigadores de la Universidad de Seúl publican en marzo de 2007 la clonación de dos lobos, Snuwolf y Snuwolffy M.K. Kim y col. Cloning and Stem Cells 9; , 2007 Nature / DOI: / News de mayo de 2007 ) Un equipo de la propia Universidad de Seúl confirma, el 27 de abril de 2007, que los lobos clonados son genuinos clones CLONACIÓN ANIMAL

11 11 El equipo de Shoukhrat Mitalipov ha conseguido por primera vez en el mundo clonar blastocistos de primates no humanos a partir de fibroblastos de piel de macacus rhesus Obtuvieron 304 ovocitos a partir de 14 hembras de esta misma raza de monos de los que se derivaron 21 blastocistos y 2 líneas de células madre embrionarias, la CRES 1 y la CRES 2 Pero hasta esa fecha no se había logrado clonar un primate vivo J.A. Byrne y col. Nature 450; , 2007 CLONACIÓN ANIMAL Clonación de blastocistos de primates Eficiencia 0.7%

12 En un estudio más reciente del mismo equipo en el que también utilizan fibroblastos de piel de macacus rhesus hembras consiguen derivar dos nuevas líneas de células madre embrionarias, la CRES 3 y CRES 4 Destaca el hecho de que han utilizado menos de diez ovocitos obtenidos tras una única estimulación ovárica, es decir consiguen mejorar sustancialmente la eficiencia de la técnica 12 CLONACIÓN ANIMAL Clonación de blastocistos de primates M S Sparman Stem Cells 27; , 2009

13 En este mismo trabajo se describe que han conseguido 5 embarazos después de transferir 67 embriones a 10 hembras de los cuales solamente 1 progresó hasta el 81 día de la gestación Los estudios realizados en el feto obtenido muestran un pobre desarrollo de la placenta y menos vellosidades coriales que los controles. Además en el tejido fetal faltan componentes del ectodermo. Todo ello sugiere un insuficiente desarrollo de los componentes placentarios, lo que podría justificar la deficiente evolución de los fetos obtenidos 13 CLONACIÓN ANIMAL Clonación de blastocistos de primates M S Sparman Stem Cells 27; , 2009

14 La transferencia nuclear somática realizada en primates es un atractivo modelo experimental por su indudable similitud con el modelo humano, al cual podría sustituir con ventaja en muchas ocasiones Ello hace que los beneficios de esta técnica sea de gran interés biomédico 14 CLONACIÓN ANIMAL Clonación de blastocistos de primates. Interés biomédico de esta técnica M S Sparman Stem Cells 27; , 2009

15 Aunque todavía no se ha conseguido la clonación de un primate no humano vivo la reciente aportación del equipo de Mitalipov sugiere que pueda conseguirse en un futuro próximo, lo que abriría la puerta a que también pudiera lograrse en humanos, con las dificultades éticas que ello conllevaría 15 CLONACIÓN ANIMAL CONCLUSIÓN

16 16 ¿TIENEN PROBLEMAS LAS ANIMALES CLONADOS? Prematuro envejecimiento Desarrollo de malformaciones congénitas Padecimiento de distintas patologías: reuma, ceguera, sordera, defectos musculares, diabetes y procesos neurodegenerativos

17 17 ¿TIENE PROBLEMAS LA TÉCNICA? Para la obtención de la oveja Dolly se realizaron 270 intentos de clonación Para el galgo afgano se produjeron 1095 embriones, que se transfirieron a 123 perras, llegando a término 2 y sobreviviendo 1 La eficiencia de la clonación de primates es del 0,7% aproximadamente Baja eficiencia

18 18 CLONACIÓN HUMANA

19 19 1 No consiguieron obtener células madre de los blastocistos clonados 1.Cibelli JB. J Regener Med 2; 25, Chen Y. Cell Res 13; 251, Guangxin L. Chinese Sci Bull 48; 1240, Hwang WS et al. Science 303; 1669, Hwang WS et al. Science 308; 1777, Stojkovic M et al. Reprod Bio Med Online 11; 226, Zavos P. et al. Archives of Andrology 52; 243, 2006 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA

20 20 ¿SE HABÍA CONSEGUIDO HASTA EL AÑO 2007 LA CLONACIÓN HUMANA? No parece que hasta este momento existiera evidencia de que se hubiera logrado la clonación de blastocistos humanos de los que se hubieran podido derivar líneas celulares J. Yu y col. Science 318; , 2006 J. Hanna y col. Science 318; , 2007 T. Kakahashi y col. Cell 131; , 2007 X Yang y col. Nature Genetics 39; , 2007

21 Se intenta obtener embriones humanos tempranos utilizando ovocitos viejos no útiles para fecundación in vitro Se encuentran múltiples fallos de desarrollo especialmente la producción de un elevado número de embriones aneuploides 21 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA Human Reproduction 22; 52-62, 2007 Utilizando ovocitos viejos

22 Dada la dificultad para obtener ovocitos frescos se intenta practicar la transferencia nuclear somática utilizando ovocitos madurados artificialmente comparando los resultados con ovocitos frescos Con los primeros a partir de 22 ovocitos activados obtienen 13 embriones de dos células y solamente dos que evolucionan hasta el estadio de mórula Con los ovocitos frescos a partir de 27 de ellos se obtiene 17 embriones de dos células y solamente una mórula 22 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA Human Reproduction 22; , 2007 Se comparan la eficacia de la clonación utilizando ovocitos madurados artificialmente y frescos

23 Consiguen la producción de embriones tempranos utilizando ovocitos madurados artificialmente sobrantes de fecundación in vitro pero no se desarrollan hasta blastocistos ni se obtienen líneas celulares 23 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA RBM Online 16; , 2008 Eficacia de la clonación utilizando ovocitos madurados artificialmente

24 Utilizan ovocitos madurados artificialmente sobrantes de fecundación in vitro para obtener embriones tempranos, comparando ovocitos animales y humanos Comprueban que solamente los humanos consiguen la reprogramación del núcleo de la célula adulta utilizada para la trasferencia nuclear somática 24 INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA Cloning and Stem Cells 11; , 2009 Comparación de resultados obtenidos utilizando ovocitos animales y humanos

25 25 Sin embargo, en 2008 un equipo de la firma comercial Stemagen Corporation de la Jolla, California pudo obtener blastocistos humanos por transferencia nuclear somática utilizando células adultas de piel y ovocitos de mujeres jóvenes (20-24 años) sobrantes de fecundación in vitro También obtuvieron blastocistos a partir de un pequeño número de ovocitos humanos activados partenogenéticamente INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA AJ French. Stem Cells 26; , 2008 Obtención por primera vez de blastocitos humanos obtenidos por trasferencia nuclear somática ¿Se han obtenido líneas celulares?

26 Se intenta derivar líneas celulares de enfermos con una determinada patología a partir de embriones clonados Esto no se pudo lograr tras 270 intentos de transferencia nuclear somática siguiendo la técnica habitual 26 ¿SE HA CONSEGUIDO DERIVAR LÍNEAS CELULARES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS CLONADOS? Nature 478; 70-75, 2011 Obtención de líneas celulares a partir de embriones humanos de pacientes con una determinada patología

27 Sin embargo, sí que lo consiguieron si al ovocito utilizado no se le extrae el núcleo sino que simplemente se le añade el de la célula somática adulta, pudiendo el cigoto híbrido así conseguido desarrollarse hasta la fase de blastocisto del que pudieron obtenerse líneas celulares de un paciente diabético Estas células fueron cultivadas durante 6 meses completando más de 30 pases de cultivo sin que se produjeran anomalías cromosómicas La dificultad técnica es que las líneas celulares obtenidas eran triploides 27 ¿SE HA CONSEGUIDO DERIVAR LÍNEAS CELULARES DE PACIENTES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS CLONADOS? Nature 478; 70-75, 2011 Obtención de un cigoto híbrido humano del que se pudieron derivar líneas celulares embrionarias humanas

28 Otro grupo de autores evalúa cual puede ser la técnica idónea para obtener ovocitos humanos para ser utilizados en la transferencia nuclear somática En estas experiencias solo consiguen que una mujer entre en el protocolo experimental De ella se obtienen solamente seis ovocitos Y no se consigue transferir eficazmente ninguno de ellos 28 ¿SE HA CONSEGUIDO DERIVAR LÍNEAS CELULARES DE PACIENTES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS CLONADOS? Cell Stem Cell 7 de octubre 2011 DOI /j.stem

29 Hasta el momento solamente en dos trabajos (AJ French. Stem Cells 26; , 2008 y Nature 478; 70-75, 2011) se ha conseguido la producción de blastocitos humanos, aunque solamente en el segundo de ellos se han podido derivar líneas celulares 29 ¿SE HA CONSEGUIDO DERIVAR LÍNEAS CELULARES DE PACIENTES A PARTIR DE EMBRIONES HUMANOS CLONADOS?

30 REFLEXIÓN ÉTICA SOBRE LA CLONACIÓN 30

31 31 HIBRIDACIÓN

32 32 HIBRIDACIÓN HOMBRE ANIMAL JUSTIFICACIÓN Sustituir los óvulos humanos en el proceso de clonación

33 33 HIBRIDACIÓN HOMBRE-ANIMAL TIPOS Embriones humanos o animales transgénicos a los que se les ha trasferido algún gen animal Transferir el núcleo de una célula humana adulta a un óvulo animal enucleado El 98% del material genético es humano Algunos lo llaman cíbrido HIBRIDACIÓN Fertilización de un óvulo humano con esperma animal o viceversa. Son verdaderos híbridos Quimera producida a partir de una célula procedente de un embrión animal que se transfiere a un embrión humano

34 34 CÍBRIDOS DE HOMBRE Y ANIMAL Óvulo de vaca Célula adultaÓvulo ennucleado Núcleo célula adulta Blastocisto Cíbrido Células madre híbridas Masa granulosa interna

35 35 HIBRIDACIÓN ¿Podríamos llegar a ser así?

36 36 ¿ES POSIBLE LA PRODUCCIÓN DE CÍBRIDOS? Experiencias recientes parecen demostrar que los factores de activación del genoma existentes en el ovocito de los animales no son capaces de activar el genoma humano Si esto se confirmara no parece que fuera posible la producción de cíbridos entre humano y animal

37 Robert Lanza de la Advanced Cell Technology ha demostrado que los híbridos entre humano y vaca o entre humano y ratón no se desarrollan más allá de embriones de 16 células 37 ¿ES POSIBLE LA PRODUCCIÓN DE CÍBRIDOS? Cloning Stem Cells DOI: /clo ;2009

38 38 HIBRIDACIÓN HOMBRE-ANIMAL El uso eventual de células troncales extraídas de cíbridos podría implicar riesgos aun desconocidos para la persona que las recibe por la presencia de material genético animal procedente de sus mitocondrias Exponer conscientemente a un ser humano a este riesgo es éticamente inaceptable RIESGOS del uso de cibridos

39 39 CÉLULAS MADRE

40 40 ¿QUE SON LAS CÉLULAS MADRE? Las células madre, también denominadas células troncales, estaminales o en inglés células stem son células que tienen la capacidad, no solamente de poder cultivarse y reproducirse a si mismas, sino también de poder producir células adultas de diferente progenie, es decir de diferentes tejidos I.L. Weissman. New England Journal of Medicine 346; , 2002

41 41 TIPOS DE CÉLULAS MADRE Pueden ser: Totipotentes Pluripotentes Multipotentes Unipotentes Pueden dar lugar a Capaces de formar células de todos los linajes del organismo. En los mamíferos solamente lo son el cigoto y los primeros blastómeros Capaces de formar células de todos los linajes del cuerpo, son las denominadas células madre embrionarias. Son las células madre adultas capaces de formar distintos tipos de células de un mismo linaje, como las células madre hematopoyéticas Son células madre adultas que producen células de un solo linaje, como las células madre germinales, entre ellas las espermatogonias que generan el esperma Células Por su potencialidad Células madre embrionarias Células madre de tejidos adultos Por su origen Textos de: R. Jaenisch y R. Young. Cell 132; , 2008

42 42 CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

43 43 De embriones: Sobrantes de fecundación in vitro Producidos por transferencia nuclear somática (clonación) Generados por partenogénesis a partir de ovocitos animales o humanos ¿DE DÓNDE SE PUEDEN OBTENER LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?

44 44 FUNDAMENTO DE LA POLÉMICA ÉTICA Porque para obtenerlas hay que destruir ineludiblemente un embrión humano

45 45 // cigoto embriones de: 2 células 3 células 4 células ser humano adulto blastocisto DESARROLLO EMBRIONARIO

46 46 ¿POR QUÉ LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS SUSCITA UNA POLÉMICA SOCIAL TAN VIVA? Porque su uso puede ser importante para diversos estudios biomédicos, especialmente para el mejor conocimiento de las primeras etapas del desarrollo del embrión humano Por sus hipotéticas aplicaciones terapéuticas de cara a la medicina regenerativa y reparadora Por los importantes problemas éticos que su utilización conlleva Incluso, por la posibilidad de rentabilizar económicamente su uso

47 EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS 47

48 48 EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS HUMANAS En 2007 se demostró por primera vez que cardiomiocitos generados a partir de células madre embrionarias humanas podían mejorar la función cardiaca de corazones de rata infartados M.A. Laflamme y col. Nature Biotechnology 25; 1015 – 1024, 2007

49 49 En 2008 se comprobó que a partir de células madre embrionarias se podían obtener células de músculo esquelético y que cuando éstas se transferían a ratones con distrofia muscular se lograba mejorar la función muscular sin que se produjeran teratomas Estas experiencias sugieren la posibilidad de aplicarlas en pacientes con distrofia muscular, particularmente en la distrofia muscular de Duchenne EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS HUMANAS R Darabi y col. Nature Medicine 14; , 2008

50 COMPLETAR EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS completar 50

51 51 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE

52 ensayos ensayos 174 países174 países ensayos con células adultas3.601 ensayos con células adultas 11 ensayos con células embrionarias humanas11 ensayos con células embrionarias humanas Acceso 6 octubre

53 11 ENSAYOS Ensayo 1 (Recruiting) Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE (MA09hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age Related Macular Degeneration Safety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE (MA09hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age Related Macular DegenerationSafety and Tolerability of Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE (MA09hRPE) Cells in Patients With Advanced Dry Age Related Macular Degeneration Condition: Dry Age Related Macular Degeneration Intervention: Biological: MA09- hRPE Cellular Therapy Ensayo 2 (Recruiting) The Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD Embryos The Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD EmbryosThe Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD Embryos Condition: Infertility Ensayo 3 (Recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines Lines for Clinical Use Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines for Clinical UseDerivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines for Clinical Use Condition: Infertility Ensayo 4 (Recruiting) Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy Sub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's Macular DystrophySub-retinal Transplantation of hESC Derived RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's Macular Dystrophy Condition: Stargardt's Macular DystrophyI ntervention: Biological: MA09-hRPE Cellular therapy Ensayo 5 (Not yet recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells Development Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells DevelopmentDerivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells Development Condition: Normal Healthy Embryos Ensayo 6 (Active, not recruiting) Development of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological Diseases Development of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological DiseasesDevelopment of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological Diseases Condition: Neurodegenerative Disorders 53

54 Ensayo 7 (Recruiting) The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT) Conditions: Stem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left Interventions: Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: Placebo The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT)The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT) Ensayo 8 (Recruiting) The Percutaneous Stem Cell Injection Delivery Effects on Neomyogenesis Pilot Study (The POSEIDON-Pilot Study) Condition: Stem Cell Transplantation Interventions: Biological: Auto- hMSCs; Biological: Allo-hMSCs The Percutaneous Stem Cell Injection Delivery Effects on Neomyogenesis Pilot Study (The POSEIDON-Pilot Study)The Percutaneous Stem Cell Injection Delivery Effects on Neomyogenesis Pilot Study (The POSEIDON-Pilot Study) Ensayo 9 (Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 1 Diabetes Condition: Type 1 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator Stem Cell Educator Therapy in Type 1 DiabetesStem Cell Educator Therapy in Type 1 Diabetes Ensayo 10(Recruiting) Evaluation of Circulating Levels of Adult Stem Cells in the Peripheral Blood of Patients With Acute Decompensated Heart Failure and Following Stabilization, in Comparison With Healthy Volunteers Condition: Heart Failure Evaluation of Circulating Levels of Adult Stem Cells in the Peripheral Blood of Patients With Acute Decompensated Heart Failure and Following Stabilization, in Comparison With Healthy VolunteersEvaluation of Circulating Levels of Adult Stem Cells in the Peripheral Blood of Patients With Acute Decompensated Heart Failure and Following Stabilization, in Comparison With Healthy Volunteers Ensayo 11(Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 2 Diabetes Condition: Type 2 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator Stem Cell Educator Therapy in Type 2 DiabetesStem Cell Educator Therapy in Type 2 Diabetes 11 ENSAYOS

55 1Julio 2002 Derivaci ó n de nuevas l í neas de c é lulas madre embrionarias para uso cl í nico Hadassah Medical Organization En desarrollo C é lulas madre embrionarias Obtenci ó n de l í neas celulares a partir de embriones humanos No 2Abril 2004 Obtenci ó n de c é lulas madre de embriones humanos Hadassah Medical Organization En desarrollo C é lulas madre embrionarias Obtenci ó n de l í neas celulares a partir de embriones humanos No 3Agosto 2008 Uso de c é lulas madre adultas en el infarto de miocardio University of Miami En desarrollo C é lulas madre adultas aut ó logas Reparar el miocardio lesionado No 4Abril 2009 Obtenci ó n de c é lulas iPS de pacientes con enfermedades neurol ó gicas Hadassah Medical Organization En desarrollo c é lulas iPS Derivar c é lulas iPS de pacientes con enfermedades neurof í sicas No 5Diciembre 2009 Evaluaci ó n del n ú mero de c é lulas madre adultas circulantes en pacientes cardiacos Monash University Reclutando pacientes C é lulas madre adultas Evaluar los niveles circulantes de c é lulas madre adultas en pacientes card í acos No Ensayo n º Fecha de inicioTitulo del ensayoInstitucionSituacion en la que se encuentra Tipo de c é lulas utilizado Objetivo del ensayo ¿ Es un ensayo realizado con celulas madre embrionarias y fin terapeuticos?

56 6Marzo 2010 Evaluaci ó n del efecto de c é lulas madre adultas en la miog é nesis National Heart, Lung and Blood Institute Reclutando pacientes C é lulas progenitoras Valorar el efecto miog é nico de c é lulas madre adultas No 7Octubre 2010 Derivaci ó n de nuevas l í neas de c é lulas madre embrionarias Soroka University Medical Center Todav í a no iniciado C é lulas madre embrionarias Estudiar los factores que contribuyen a su desarrollo No 8Septiembre 2010 Valoraci ó n de las c é lulas madre adultas en la diabetes tipo I University of Illinois Reclutando pacientes Sangre de cord ó n umbilical Valoraci ó n del efecto en pacientes con diabetes tipo I No 9Abril 2011 Evaluaci ó n de la seguridad y tolerabilidad del uso de c é lulas madre embrionarias en pacientes con degeneraci ó n macular Advanced Cell Technology Reclutando pacientes C é lulas madre embrionarias Valorar la seguridad y la tolerabilidad SíSí 10Abril 2011Valorar el efecto de c é lulas madre embrionarias en la enfermedad de Statgadt Advanced Cell Technology Reclutando pacientes C é lulas madre embrionarias Tratamiento de la enfermedad de Statgardt SíSí 11Julio 2011 Valoraci ó n de las c é lulas madre adultas en la diabetes tipo I University of Illinois Reclutado pacientes Sangre de cord ó n umbilical Valoraci ó n del efecto en pacientes con diabetes tipo I No

57 La revisión de Clinical Trials.gov solamente incluye dos ensayos con células madre embrionarias humanas con fin directamente terapéutico Por otro lado no incluye otros dos ensayos clínicos realizados con células madre embrionarias humanas actualmente en desarrollo, como se evalúa posteriormente Por lo tanto dicha revisión parece errónea e incompleta 57

58 ÚLTIMOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS 58

59 59 ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS PARA SU APROBACIÓN POR LA FDA NORTEAMERICANA La compañía Geron propuso realizar un ensayo clínico con células madre embrionarias para el tratamiento de lesiones de la médula espinal También Novocell ha propuesto generar células productoras de insulina a partir de células madre embrionarias Igualmente Mytogen quería desarrollar células epiteliales pigmentadas de retina para tratar a pacientes con degeneración macular Nature Biotechnology 26, , 2008

60 60 LA FDA DENIEGA LA AUTORIZACIÓN PARA REALIZAR ESTAS EXPERIENCIAS Las tres propuestas fueron denegadas por la FDA norteamericana, objetando que antes de pasar a realizar en humanos los ensayos clínicos anteriormente referidos había que cumplimentar rigurosos controles de seguridad y llevar a cabo las pertinentes experiencias en animales que a su juicio no se habían realizado. Aunque Geron había presentado un informe previo de páginas Nature Biotechnology 26, , 2008 Nature 479; , 2011

61 61 ENSAYO CLÍNICO PROPUESTO POR GERON Sin embargo, el 23 de enero de 2009 la propia FDA a propuesta de la firma Geron aprobó la realización de un ensayo clínico de fase 1 con células madre embrionarias dirigido a tratar pacientes con lesión de médula espinal El ensayo debía incluir 11 pacientes. En octubre de 2010 se introdujo el primer paciente Geron anunció a mediados de septiembre de este año 2011 que ya se había incluido en el ensayo el cuarto paciente Nature Biotechnology 2009; 27: Arlene Weintraub Boston Article

62 Antes del trasplante las células madre embrionarias deberían de diferenciarse a células progenitoras de oligodendrocitos que posteriormente evolucionarían hasta este tipo celular El objetivo de la técnica es tratar de reponer la vaina de mielina de las fibras nerviosas 62 ENSAYO CLÍNICO PROPUESTO POR GERON Procedimiento técnico

63 La firma Advanced Cell Technology ha propuesto recientemente un segundo ensayo clínico utilizando células madre embrionarias para a tratar la distrofia macular de Stargardt, una enfermedad progresiva que afecta a los jóvenes y que puede llegar a producir ceguera en la edad adulta y un tercero para tratar la degeneración macular que puede desarrollarse en la edad avanzada ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS POR ADVANCED CELL TECHNOLOGY Nature.com Posted by Elie Dolgin on September 22,

64 PRIMER ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS PROPUESTO POR ADVANCED CELL TECHNOLOGY REALIZADO FUERA DE ESTADOS UNIDOS La misma firma Advanced Cell Technology ha propuesto el primer ensayo clínico con células madre embrionarias a realizar fuera de Estados Unidos, en el «Moorfields Eye Hospital» de Londres En él se pretende así mismo tratar 12 enfermos con distrofia macular de Stargardt Nature.com Spoonful of medicine Posted by Elie Dolgin on September 22,

65 En el momento actual la misma firma norteamericana está en avanzadas conversaciones con las autoridades sanitarias de Francia, China y otros países para iniciar nuevos ensayos con células madre embrionarias 65 Nature.com Spoonful of medicine Posted by Elie Dolgin on September 22, 2011 POSIBLES ENSAYOS FUTUROS

66 GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS El 14 de noviembre de 2011 la firma californiana Geron, líder mundial en biotecnología, anunció que interrumpía su ensayo clínico de fase I dirigido a tratar pacientes con lesión de médula espinal traumática reciente 66 Nature 479; , 2011

67 La razón esgrimida por Geron para suprimir el ensayo clínico parece ser fundamentalmente debida a problemas económicos al no haber encontrado nuevas fuentes de financiación para su proyecto dado que sus acciones habían caído drásticamente en el último año En los tres primeros trimestres de 2011 había perdido 65 millones de dólares Suspender su ensayo cínico con células madre embrionarias supondrá para Geron la pérdida de 66 puestos de trabajo, el 38 % de su plantilla 67 GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Razones por las que ha abandonado su proyecto Nature 479; , 2011

68 Sin embargo, la firma californiana juntamente al anuncio de suspensión de su ensayo clínico manifestaba que «aunque el tratamiento parece ser que es seguro no han encontrado ninguna mejoría en la función de la médula espinal de los pacientes tratados» 68 GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Nature 479; , 2011

69 Por lo que ¿no será la dificultad económica debida a no haberse obtenido los resultados terapeúticos que la firma esperaba la causa última de la suspensión del ensayo clínico por ser muy arriesgado seguir invirtiendo en un proyecto científico de tan incierto resultado? 69 GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

70 Pero sea de una u otra forma lo cierto es que ha sido suspendido el primer ensayo clínico iniciado con células madre embrionarias lo que supone un fuerte contratiempo para este tipo de experiencias Pero además, dado que para desarrollar este tipo de ensayos hay que destruir embriones humanos, desde un punto de vista ético nos parece una noticia muy positiva 70 GERON SUSPENDE SU ENSAYO CLÍNICO CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Consecuencias éticas

71 71 El escaso número de experiencias clínicas con células madre embrionarias posiblemente se haya debido a la ineficiencia del proceso de clonación, la falta de conocimiento de los mecanismos que regulan estos procesos, la necesidad de mantener terapia inmunosupresiva durante toda la vida, el riesgo de inducir el desarrollo de teratomas y finalmente por las dificultades éticas que su uso conlleva DIFICULTADES TÉCNICAS QUE PUEDE TENER EL USO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

72 72 PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Con respecto a la producción de teratomas importantes investigadores como James Thomson y John Gearhart, creen que existe una gran preocupación entre muchos de nosotros ante la posibilidad de que algunos de los pacientes incluidos en el estudio puedan desarrollar tumores lo que podría ser un auténtico desastre Nature Biotechnology 2009; 27: DIFICULTADES TÉCNICAS QUE PUEDE TENER EL USO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

73 73 PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS En este sentido en febrero de 2009 un niño israelí que padecía una ataxia telangiectasia y que había recibido varios trasplantes de células madre neurales fetales desarrolló teratomas en el cerebro y medula espinal cuatro años después de iniciado el tratamiento PLoS Med 6; e

74 POSIBILIDADES DE OBTENER CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS HUMANAS EN TEJIDOS ADULTOS 74

75 POSIBILIDADES DE OBTENER CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS HUMANAS EN TEJIDOS ADULTOS Recientemente se han encontrado células madre similares a las embrionarias humanas en el líquido amniótico y en el cordón umbilical, pero nunca se habían detectado en un tejido adulto Ahora se acaba de describir la existencia de células madre similares a las embrionarias en la leche materna 75 New Scientist 2839; 14, 2011

76 CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA Aproximadamente el 2% de las células existentes en la leche materna son células madre Cultivando estas células se ha comprobado que pueden convertirse en células óseas, adipocitos, pancreáticas y neuronales Además estas células expresan la mayoría de los marcadores de las células madre embrionarias 76 New Scientist 2839; 14, 2011

77 Las células madre de la leche materna podrían tener un gran potencial terapéutico dentro de la medicina regenerativa al poder teóricamente ser aplicadas para la propia mujer si ésta las requiriera en el futuro por alguna enfermedad degenerativa 77 New Scientist 2839; 14, 2011 CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA

78 El descubrimiento de las células madre embrionarias en la leche materna plantea la pregunta sobre si éstas podrán jugar algún papel en el desarrollo de los niños amamantados habiéndose sugerido que podrían contribuir a la regeneración de tejidos, a su desarrollo o incluso a combatir alguna enfermedad degenerativa concreta 78 New Scientist 2839; 14, 2011 CELULAS MADRE SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS EN LA LECHE MATERNA

79 79 CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS

80 80 ¿DE DONDE SE OBTIENEN LAS CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS? Diferentes tejidos adultos Cordón umbilical Placenta Fetos abortados Teratocarcinomas o carcinomas embrionarios, especialmente de tumores testiculares

81 81 Fusionándose con las células del órgano lesionado Diferenciándose a células específicas de ese órgano Favoreciendo la vasculogénesis a partir de células progenitoras endoteliales contenidas en el material celular o de células mononucleares de la médula ósea Ejerciendo acciones paracrinas por liberación de factores de crecimiento, proteínas angiogénicas, factores tróficos o factores moduladores del sistema inmunológico Remodelando físicamente la arquitectura tridimensional del órgano afectado MECANISMOS POR LOS CUALES EJERCEN SU FUNCIÓN LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS Estos mecanismos in vivo no parecen relevantes

82 82 EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS

83 83 EXPECTATIVAS CLÍNICAS DERIVADAS DEL USO DE CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS ADULTOS Seguramente no hay un precedente así en la ciencia actual J. Martin. The Lancet 365; , 2005

84 84 En 1992, se publicaron las primeras experiencias demostrando que las células madre de tejidos adultos se podían diferenciar en células de su mismo tejido celular, es decir, se comprobó que mostraban más plasticidad de lo que hasta ese momento se creía Proc Natl Acad Sci 89; 850, 1992 Science 255; 1717, 1992 CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

85 85 En 1996 se confirmó su plasticidad y se demostró que podían transformarse en células multipotentes Proc Natl Acad Sci 94; 4080, 1997 CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

86 86 En 2001 se pudo observar por el equipo de Catherine Verfaille que las células madre mesenquimales de médula ósea se podían transformar en células de corazón, hueso, cartílago, grasa y endotelio Reyes y col Blood 98; 2615, 2001 CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

87 87 Al año siguiente se comprobó por primera vez que las células cardiacas lesionadas podían regenerarse así mismas Hasta esa fecha se creía que esto solamente podían hacerlo las células madre de médula ósea, hígado o intestino N Engl J Med 346; 5, 2002 CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

88 88 Junto a estas experiencias, otras muchas, han confirmado la posibilidad de obtener células de distintos tejidos a partir de células madre del propio tejido o de otro diferente CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

89 USO CLÍNICO DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS 89 Todo lo anterior sugirió que las células madre de tejido adulto podrían ser utilizadas en la medicina regenerativa y reparadora

90 90 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS

91 91 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS APROBADOS POR LA FDA En enero de 2007 ya había ensayos clínicos aprobados por la Food and Drug Administration norteamericana utilizando células madre de tejidos adultos De ellos, más de 250 en infarto de miocardio, 24 en linfoma de tipo no-Hodgkin y 5 en tumores testiculares A. D. Prentice y G. Tarne Science 315; 328,2007 ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS 1238

92 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE En octubre de 2011 había en desarrollo ensayos clínicos en 174 países con células madre adultas 11 con células madre embrionarias humanas Clinical Triasl.gov. Acceso 6 octubre

93 93 APLICACIONES CLÍNICAS DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS En un interesante artículo de febrero de 2008 se revisan los estudios realizados entre enero de 1997 y diciembre de 2007 sobre la utilización de las células madre de tejidos adultos con fines terapéuticos FUENTES: MEDLINE, EMBASE, Science Citatim Index, pagmes web FDA y de INS de Estados Unidos R.K. Burt y col. JAMA 299; , 2008

94 94 ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS Burt, R. K. et al. JAMA;299, ,2008

95 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD CORONARIA 95

96 TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA Aunque la terapia celular en pacientes con infarto de miocardio se inició hace más de una década no se ha desarrollado con amplitud hasta estos últimos años. En el momento actual en el mundo hay más de 1500 pacientes incluidos en ensayos clínicos dirigidos a tratar enfermedades cardiovasculares con células madre adultas 96 Nat Med 4; , 1998 Circulation 121; , 2010

97 Infarto agudo de miocardio Fallo isquémico cardiaco Enfermedad isquémica miocárdica crónica 97 TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA PRINCIPALES PATOLOGÍAS TRATADAS

98 TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO DE MIOCARDIO Revisión de los ensayos clínicos realizados en el infarto de miocardio agudo entre enero de 1997 y diciembre de 2007 que incluyen treinta o más pacientes 98 Burt, R. K. et al. JAMA 299; ,2008

99 99 Burt, R. K. et al. JAMA;299, ,2008 Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction With >=30 Patients

100 100 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS EN PACIENTES CON INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO MEJORA DE LA FUNCIÓN VENTRICULAR IZQUIERDA Se observa un modesto beneficio de la fracción de eyección ventricular izquierda prácticamente en todos los ensayos En los interensayos es de 86 % y en los intraensayos del 24 % Burt, R. K. et al. JAMA;299, ,2008

101 101 ENSAYOS CLÍNICOS EN ENFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA CRÓNICA VALORACIÓN GLOBAL Aumento de la perfusión regional Mejora de la contractibilidad cardiaca Modesto aumento de la fracción de eyección ventricular izquierda Reducción del dolor anginoso No se producen efectos secundarios negativos Burt, R. K. et al. JAMA;299, ,2008 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS EN PACIENTES CON INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO

102 Revisión de los ensayos clínicos randomizados con pacientes de infarto agudo de miocardio realizados entre 2000 y TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO ENSAYOS MÁS RECIENTES

103 TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO AGUDO DE MIOCARDIO Tabla 1 art… RESULTADOS DE LOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS EN PACIENTES CON INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO

104 ENSAYOS EN LOS QUE HUBO UNA MEJORÍA DE LA FRACCIÓN DE EYECCIÓN GLOBAL BOOTS: mejoría del 6% a los 3 meses REPAIR-AMI: mejoría del 2,5% a los 3 meses FINCELL: mejoría del 5% a los 6 meses REGENT: mejoría del 3% a los 6 meses MEJORÍA DE LA FRACCIÓN DE EYECCIÓN CONSEGUIDA TRAS VARIOS MESES DESPUÉS DE LA TRASFERENCIA CELULAR Am J Physiol Cell Physiol 287; C572-C579, 2004 Differenciation 76; , 2008 Mod Pathol 21; , 2008 N Eng J Med 355; , 2006

105 ENSAYOS EN LOS QUE NO HUBO MEJORÍA EN LA FRACCIÓN DE EYECCIÓN Leuven AMI: no se detectó mejoría a los 4 meses ASTAMI: no se detectó mejoría a los 6 A 12 meses HEBE: no se detectó mejoría a los 4 meses 105 J Mol Cell Cardiol 45; , 2008 Proc Natl Acad Sci USA 97; , 2000 Circulation 109; , 2004

106 TOPCARE Se introdujeron 75 pacientes. Se utilizaron células mononucleadas de médula ósea. Tres meses después de administrarse la terapia celular se comprobaron mejoras funcionales objetivas sin efectos adversos MAGIC. Fue el primer estudio randomizado que incluía grupo placebo. En él se incluyeron 97 pacientes. Se utilizaron células autólogas de musculo esquelético. A los 6 meses no se obtuvieron mejoras funcionales. 106 TERAPIA CELULAR EN EL FALLO ISQUÉMICO CARDIACO Circulation 117; , 2008 N Engl J Med 355; , 2006 TOPCARE. MAGIC.

107 TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA CARDIACA CRÓNICA En el primero se incluyen 24 pacientes a los que se administraron células CD 34+ obtenidas de sangre periférica. No se evidenció reducción del tamaño del infarto de miocardio El segundo el denominado proyecto PROTECT-CAD se incluyeron 28 pacientes a los que se administraron células mononucleadas de médula ósea. Obteniéndose resultados moderadamente favorables En el tercer estudio se incluyeron 50 pacientes a los que también se les transfundieron células mononucleadas de médula ósea, pero a una concentración cinco veces superior al estudio PROTECT obteniéndose a los tres meses objetivas mejoría de la función del ventrículo izquierdo De cara a futuros tratamientos parece que habría que plantearse el trasfundir mayor número de células 107 Eur Heart J 28; , 2007 Circulation 115; , 2007 JAMA 301; , 2009 TRES ENSAYOS REALIZADOS

108 ENSAYOS CLÍNICOS EN DESARROLLO EN EFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA 108

109 109

110 ENSAYOS CLÍNICOS EN MARCHA Se recogen 20 estudios en síndrome coronario agudo sin elevación ST (1), infarto agudo de miocardio (7) y fallo isquémico cardíaco (12) 110 Nature Reviews Cardiology 7; , 2010

111 Los ensayos clínicos hasta ahora realizados para tratar la enfermedad isquémica cardiaca con células cardiacas muestran resultados modestos en la mayoría de los trabajos pero no en todos 111 TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA Circulation 121; , 2010 RESUMEN

112 TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA Los ensayos clínicos muestran que la terapia celular del infarto de miocardio con células madre de médula ósea muestran que en la mayoría de los casos mejoran la perfusión miocárdica y la contractilidad muscular en pacientes con infarto de miocardio agudo, fallo cardiaco e isquemia cardiaca crónica, lo que condiciona una mejoría de la fracción de eyección global El que los resultados clínicos no sean uniformes probablemente sea debido a la falta de estandarización y optimización de las células utilizadas y de los protocolos usados El uso de nuevas fuentes de células madre pluripotenciales y su diferenciación en células cardiacas maduras puede contribuir más positivamente a la regeneración del tejido cardiaco infartado 112 COMENTARIO FINAL

113 TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO DE MIOCARDIO Estos resultados experimentales unidos a los ensayos clínicos ya concluidos y a los que todavía están en desarrollo hacen prever que la terapia celular en infarto de miocardio podría empezar a utilizarse en la clínica médica habitualmente en la próxima década 113 CONCLUSIÓN J Am Col Cardiol 57; , 2011

114 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA 114

115 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA Restaurar la estructura vascular Restaurar la función Revertir la senectud de las células Favorecer el desarrollo de nuevos vasos 115 OBJETIVOS

116 En los primeros cuatro estudios piloto no controlados realizados en pacientes con claudicación vascular periférica tras la trasferencia celular se pudo comprobar pequeñas mejorías circulatorias 116 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA Vascular Medicine 13; , 2008 Circ J 70; , 2006 Circulation 109; , 2004 Proc Natl Acad Sci USA 102; , 2005

117 En este tipo de pacientes solamente se ha realizado un estudio controlado, el TACT, observándose tras el trasplante celular mejoras de la presión de oxígeno transcutánea, disminución del dolor en reposo y aumento de la distancia a recorrer sin dolor 117 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA Lancet 360; , 2002

118 En el momento actual hay varios ensayos de fase II dirigidos a evaluar la seguridad y eficacia de la terapia celular en la enfermedad vascular isquémica periférica 118 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA Ensayos en desarrollo Circulation 122; , 2010

119 La terapia celular en la enfermedad arterial isquémica periférica puede ser potencialmente útil pero queda todavía mucho camino por recorrer antes de poder utilizarla en la clínica médica Dentro de las nuevas posibilidades terapéuticas la más prometedora parece ser el uso de las células adultas reprogramadas (iPS) 119 TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA CONCLUSIONES Circulation 122; , 2010

120 TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES 120

121 TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES La terapia celular en enfermedades autoinmunes se empezó a utilizar hace más de 13 años En la base de datos PROMISE se indica que en el momento actual están siendo tratados más de 1000 pacientes de 172 instituciones y 27 países 121 Lancet 349; 254, 1997 Haematologica 95; , 2010

122 Esclerosis múltiple Esclerosis sistémica Artritis reumatoide Lupus sistémico eritrematoso Artritis ideopatica juvenil Citopenia autoinmune 122 Enfermedades tratadas TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES Hematologica 95; , 2010

123 La supervivencia libre de recaídas a los cinco años de tratamiento ha sido del 85 % y la progresión libre de mejorías estables de enfermedad en el 43% La mortalidad asociada al tratamiento no excede el 5% y aun es menor cuando la terapia se aplica en centros especializados 123 RESULTADOS GLOBALES TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES Haematologica 95; , 2010

124 124 Estudios prospectivos TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES

125 Nevskaya et col encuentran una mejoría en la cicatrización Ishigatsubo y col encuentran una reducción en el número y tamaño de las úlceras y una neovascularización de la base de las uñas tras la administración de células mononucleares de la médula ósea autólogas Guiducci et col utilizando células mesenquimales autólogas encuentran una reducción del área necrótica después del primer trasplante celular. Después del tercero una revascularización de las extremidades 125 CASOS CLÍNICOS Mod Rheumatol 20; , 2010 Rheumatology (Oxford) 48; 61-64, 2009 TERAPIA CELULAR DE LA ESCLEROSIS SISTÉMICA Annals Internal Medicine 153; , 2010

126 TERAPIA CELULAR EN EL ÁREA NEUROLÓGICA 126

127 127 Se han realizado numerosos ensayos clínicos para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, esclerosis lateral amniotrófica, Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, aunque no se han conseguido verdaderos beneficios para estos pacientes También en casos de stroke existe abundante experiencia preclínica, así como en lesiones de médula espinal USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA The Journal of Clinical Investigation 2010; 120: 29-40

128 128 En cuanto a las perspectivas futuras parece que los estudios orientados a la remielinización de la médula espinal lesionada empezarán pronto y que células productoras de dopamina se podrían utilizar en potentes en Parkinson en cinco años. Sin embargo, el tratamiento de pacientes con esclerosis lateral amniotrófica parecen más distantes, y aun más para pacientes de Alzheimer que aun están más lejanos USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA The Journal of Clinical Investigation 120; 29-40, 2010

129 129 The Journal of Clinical Investigation 120; 29-40, 2010 En general parece que hay un amplio consenso que para aplicar las células madre adultas para el tratamiento de enfermedades neurológicas degenerativas y traumáticas se requiere mucho más investigación básica para conocer los mecanismos biológicos que regulan la proliferación, migración, diferenciación, supervivencia y función de las células madre y de sus derivados, para que siendo bien conocidos puedan ser bien controlados USO DE CÉLULAS MADRE ADULTAS EN EL ÁREA NEUROLÓGICA

130 PRIMER ENSAYO CLÍNICO PARA TRATAR PACIENTES CON INFARTO CEREBRAL Se ha puesto en marcha el primer ensayo piloto para evaluar la terapia celular en pacientes con un infarto cerebral. El ensayo se realiza conjuntamente entre la Universidad de Glasgow y la firma ReNeuron Group. Se piensa incluir 11 pacientes que hayan sufrido el accidente cerebral entre 6 y 24 meses antes Fue aprobado por la Medicine and Healthcare Products Regulatory Agency en enero de 2009 Se utilizarán células madre derivadas de cerebros de fetos de entre 16 y 20 semanas Los pacientes serán controlados durante dos años En noviembre de 2010 se comunicó la inclusión del primer paciente 130 British Medical Journal 341; c5724, 2010

131 ENSAYO CLÍNICO PARA TRATAR LA ENFERMEDAD DE BATTEN La compañía ReNeurons tiene en desarrollo un ensayo clínico en fase I para evaluar el efecto de células adultas de fetos humanos para tratar en la lipofuscinosis cerea neuronal infantil o también denominada enfermedad de Batten 131 Nature Biotechnology 29; 95, 2011

132 ENSAYO CLINICO PARA TRATAR LA ESCLEROSIS AMIOTRÓFICA LATERAL Ensayo clínico de fase I promovido por la firma Neuralstem utilizando líneas celulares neurológicas obtenidas de espina medular humana dirigido a tratar la esclerosis amiotrófica lateral 132 Nature Biotechnology 29; 96, 2011

133 LESIONES CRÓNICAS DE LA MÉDULA ESPINAL Ensayo clínico de fase I promovido por Stem Cells utilizando células madre de tejido fetal para tratar pacientes con lesiones crónicas de la médula espinal Se piensa incluir el primer paciente a principios de Nature Biotechnology 29; 96, 2011

134 TRATAMIENTO DE LA ESCLEROSIS MÚLTIPLE Ensayo clínico de fase I-II en el que se han incluido 35 pacientes con esclerosis múltiple agresiva para ser tratados con células de médula ósea y seguidos durante un periodo de 2 a 15 años (media 11 años) Se concluye que este tipo de terapia no parece útil para la población general de pacientes con esclerosis múltiple pero sí podría ser para los casos agresivos 134 Neurology 76; , 2011

135 OTRAS ENFERMEDADES 135

136 136 UTILIZACIÓN CLÍNICA DE CÉLULAS MADRE DE MUSCULO ESQUELÉTICO DISTROFIA MUSCULAR Problemas técnicos Las células madre no se distribuyen uniformente por todos los músculos afectados Se han descrito reacciones inmunológicas adversas Se ha constatado la muerte rápida de las células inyectadas Journal of Clinical Investigation 120; 11-19, 2010

137 Entre octubre de 2007 y agosto de 2009 se han tratado 7 niños con esta enfermedad por medio de trasplante celular alogénico 137 TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA New England Journal of Medicine 363; , 2010

138 TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS Es una enfermedad recesiva e incurable en el momento actual que se caracteriza por erosiones dolorosos en las membranas, mucosa y en la piel que incluso producen mutilaciones y que se acompañan de infecciones sistémicas contracturas articulares, fusión de dedos y pies y desarrollo de procesos cancerosos 138 EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA New England Journal of Medicine 363; , 2010

139 Uno de los niños murió por una cardiomiopatía antes del trasplante. De los 6 restantes uno mostró una severa toxicidad cutánea En 5 de los 6 niños se notó un incremento ene l gen codificante del colágeno 5 niños sobrevivieron 130 a 176 días tras el trasplante y uno murió a los 186 días como consecuencia del rechazo del trasplante y una infección Finalmente se necesitan nuevos estudios para evaluar los riesgos y beneficios de esta terapia 139 RESULTADOS New England Journal of Medicine 363; , 2010 TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA

140 Estos estudios muestran que la infusión de células madre de médula ósea alogénicas puede inducir un incremento del gen que codifica el colágeno de tipo 7 y reducir la producción de ampollas en la piel en los pacientes afectados severamente por esta enfermedad A pesar de los beneficios clínicos obtenidos existe un alto riesgo de efectos secundarios negativos que podrían acortar la supervivencia de estos pacientes, especialmente los más graves 140 RESUMEN TERAPIA CELULAR EN OTRAS PATOLOGÍAS EPIDERMOLISIS BULLOSA DISTRÓFICA

141 141 POSIBLE ALTERNATIVA AL TRANSPLANTE DE ÓRGANOS

142 TRABAJOS EXPERIMENTALES EN ANIMALES 142

143 143 PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL El equipo de Doris A Taylor, de la Universidad de Minessota, ha conseguido por primera vez crear un corazón bioartificial HC Ott. Nature Medicine 14; , 2008

144 144 PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL METÓDICA PARA OBTENERLO Descelularización de corazones de cadáver de rata por perfusión con detergentes Mantenimiento de la matriz extracelular, con conservación de una estructura espacial cardiaca acelular Reperfusión con células cardiacas neonatales o células endoteliales aórticas de rata Cultivo de estas estructuras recelularizadas en un medio similar al que se utiliza para el mantenimiento de órganos Mantenimiento de la perfusión durante 28 días HC Ott. Nature Medicine 14; , 2008

145 145 A los 4 días de finalizar la reperfusión celular la estructura cardiaca generada empezó a contraerse A los 8 días adquirió la función de bomba cardiaca PRODUCCIÓN DE UN CORAZÓN BIOARTIFICIAL RESULTADOS HC Ott. Nature Medicine 14; , 2008

146 PRODUCCIÓN DE UN PULMÓN ARTIFICIAL EN RATAS El pasado 24 de junio de 2010 se publicó online en la revista Science, que un equipo de la Universidad de Yale había conseguido generar un pulmón bioartificial en ratas El procedimiento técnico utilizado fue similar al desarrollado por Doris Taylor Cuando el pulmón se había regenerado fue trasplantado a otras ratas, funcionando entre 45 y 120 minutos, intercambiando oxígeno y dióxido de carbono de forma similar a como hacen los pulmones naturales 146 Science 329; 538, 2010

147 En agosto de este mismo año, otro equipo dirigido por Joseph Vacanti, del hospital General de Massachussets, ha conseguido también producir un pulmón bioartificial, igualmente en ratas El método utilizado ha sido también el descrito por Doris Taylor 147 PRODUCCIÓN DE UN PULMÓN ARTIFICIAL EN RATAS Nature Medicine 16; , 2010

148 GENERACIÓN DE UN PÁNCREAS ARTIFICIAL EN RATAS Células madre pluripotenciales de ratas se transfirieron a blastocistos de ratón que padecían una afección pancreática congénita que condicionaba que estos animales tuvieran el adecuado nicho pancreático, consiguiendo regenerar en ellos un nuevo páncreas derivado de las células pluripotenciales 148 Cell 142; , 2010

149 CREACIÓN DE UN OVARIO BIOARTIFICIAL Un equipo de la Universidad Brown de Rhode Island, ha logrado producir in vitro un ovario bioartificial del cual se han podido derivar ovocitos maduros El sustrato sobre el que se desarrolló el ovario era un molde de agarosa a partir del cual se construyó una estructura tridimensional, recubriéndola con células de teca obtenidas de donantes, que posteriormente fueron recubiertas por células de granulosa también de donantes De este órgano bioartificial se extrajeron ovocitos que maduraron adecuadamente 149 J Assist Reprod Genet DOI /S

150 CONSTRUCCIÓN DE VÁLVULAS CARDÍACAS EXPERIMENTALES EN PERROS Sobre una estructura de varillas artificiales tridimensional que fueron recubiertas con tejido conectivo autólogo, se pudieron construir válvulas artificiales del sinus de Vasalva, válvulas, que tras remover las varillas, funcionaron como válvulas normales Las válvulas bioartificiales se implantaron en las venas pulmonares sustituyendo a las válvulas lesionadas, funcionando adecuadamente Es la primera vez que se construyen bioválvulas autólogas, que implantadas en un sabueso funcionan como las nativas 150

151 PRODUCCIÓN DE ÓRGANOS BIOARTIFICIALES EN HUMANOS 151

152 PRODUCCIÓN DE UNA TRÁQUEA ARTIFICIAL En diciembre de 2008, se publicó la construcción del primer órgano humano producido por bioingeniería Se trataba de una tráquea artificial construida con células madre de una enferma de treinta años, con lesiones traqueales irreversibles, utilizando la matriz de una tráquea donada y descelularizada utilizando un sistema similar al de Doris Taylor Las células madre utilizadas para la reconstrucción de la tráquea fueron células epiteliales y células madre mesenquimales derivadas de condrocitos de la paciente A los cuatro meses del trasplante la tráquea transferida tenía características funcionales normales 152 The Lancet 372; , 2008

153 PRODUCCIÓN DE UNA TRÁQUEA ARTIFICIAL EN HUMANOS Se trata de un niño británico que nació con una estenosis congénita de tráquea que le impedía respirar normalmente Se le trasplantó una tráquea creada bioartificalmente utilizando la de un cadáver, que fue descelularizada y recelularizada utilizando la metodología propuesta por Doris Taylor Las células madre utilizadas procedían de la médula ósea del propio paciente 153 British Medical Journal 340; 672, 2010

154 DESARROLLO DE UN LABORATORIO PARA CREAR ÓRGANOS BIOARTIFICIALES En el Hospital Gregorio Marañón de Madrid se ha creado el primer laboratorio del mundo dirigido por el doctor Fernández Avilés destinado a la creación de órganos bioartificiales con células madre humanas. En este laboratorio se ha conseguido ya descelularizar nueve corazones humanos donados El método utilizado ha sido el de Doris Taylor 154

155 155 ALTERNATIVAS PARA LA OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE DE TIPO EMBRIONARIO CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y ÉTICAS

156 156 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Para obtener células madre embrionarias hay que destruir al embrión del cual se obtienen, lo que indudablemente supone un importante problema ético Por ello, hace unos años se planteó el reto de obtener células madre similares a las embrionarias humanas por procedimientos que no requirieran la destrucción de embriones Best Practical Research Clinical Obstetrics and Gynecology 18; , 2004

157 157 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Esta inquietud fue recogida por el Consejo Asesor de Bioética del presidente de Estados Unidos, que en 2005 propuso cuatro posibles alternativas White Paper Alternate Sources of Human Pluripotent Stem Cells. Washington DC. Presidents Councel on Bioethics. 2005

158 158 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS 1.Embriones en fase de utilización muy temprana de desarrollo 2.Estructuras biológicas no embrionarias generadas por transferencia nuclear somática alterada (ATN) 3.Estructuras biológicas obtenidas por transferencia nuclear somática alterada (ATN) con reprogramación asistida del ovocito (OAR) 4.De pseudoembriones

159 159 ALTERNATIVAS AL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Posteriormente estas cuatro propuestas se ampliaron a ocho: 5. De células madre germinales 6.De ovocitos activados por partenogénesis 7.Por fusión de núcleos de células somáticas adultas con células madre embrionarias 8.Por reprogramación de células somáticas adultas

160 160 DE ESTAS POSIBILIDADES LA MÁS VENTAJOSA, TANTO DESDE UN PUNTO DE VISTA TÉCNICO COMO ÉTICO, ES LA REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS ADULTAS

161 161 OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES A LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS

162 162 Célula adulta Célula pluripotente Células de todo tipo de tejidos REPROGRAMACIÓN REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS Célula totipotente Embrión OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARESA LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS

163 163 CÉLULAS MADRE. PASADO Y FUTURO PASADO FUTURO Cultivan por primera vez células madre embrionarias humanas Obtienen células similares a las embrionarias por reprogramación de células adultas. Nacen las células iPS Shinya Yamanaka 2006 James Thomson Obtienen células iPS humanas

164 164 CÉLULAS ADULTAS CÉLULAS SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS (CÉLULAS iPS) CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS Genes codificadores de proteínas de transcripción Proteínas de transcripción Genes reprogramadores REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES K. Takahashi y S. Yamanaka. Cell 126; , 2006

165 165 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS A UN ESTADO PLURIPOTENTE Célula somática Oct4 Sox2 c-Myc Klf4 Proceso de reprogramación Reprogramada parcialmente Reprogramada totalmente Célula pluripotente Fbx15 NanogOct4 No expresan Oct4 y Nanog endógenos No generan chimeras Producen teratomas Expresan Oct4 y Nanog endógenos Modificado de: R. Jaenisch y R. Young Cell 132; , 2008

166 166 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES K. Okita y col. Nature 448; , 2007 Estos resultados fueron ampliados y confirmados en un trabajo posterior del grupo de Yamanaka Además, si las células iPS se inyectaban en blastocistos murinos se conseguían quimeras adultas de ratones que eran capaces de transmitir sus características genéticas a la siguiente generación

167 167 Confirman las experiencias realizadas en animales por Takahashi y Yamanaka M. Wernig y col. Nature; , 2007 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS ANIMALES Confirman las anteriores experiencias y además consiguen producir quimeras que si son inyectadas en blastocistos murinos pueden generar embriones vivos N. Maherali y col. Cell Stem Cell 1; 55-70, 2007

168 168 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Pero el paso de las experiencias animales a humanos no parecía fácil Así, Janet Rossant se preguntaba: ¿Serán eficientes los mismos mágicos factores moleculares para generar células iPS humanas? Diversos grupos están intentándolo, pero trasladar estas pruebas a humanos tiene muchas dificultades J. Rossant. Nature 448; , 2007

169 169 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS EXPERIENCIAS DE LOS GRUPOS DE SHINYA YAMANAKA Y JAMES THOMSON

170 170 Thomson pensaba que la posibilidad de reprogramar células adultas humanas tardaría al menos 20 años Citado por: B Goldman Nature Reports Stem Cells DOI: /stemcells REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS

171 171 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Sin embargo, en noviembre de 2007, 16 meses después de la publicación de las experiencias de reprogramación celular en animales llevadas a cabo por Takahasi y Yamanaka, se consigue, por el propio grupo de Yamanaka y también el de Thomson, la reprogramación de células adultas humanas Contrasta esta rapidez con los 17 años que transcurrieron desde que se obtuvieron células madre embrionarias de ratones hasta que se consiguió lo mismo en humanos M Evans y col Nature 292; , JR Martin PNAS 78; , JA Thomson y col Science 282; , 1998

172 172 Por ello, cuando se logró la reprogramación de células adultas humanas: Nosotros no podíamos creer que la reprogramación fuera tan fácil REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Citado por: B Goldman Nature Reports Stem Cells DOI: /stemcells

173 173 CÉLULAS DE PIEL HUMANA CÉLULAS iPS GENES REPROGRAMADORES CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS J. Yu y col. (grupo Thomson). Science 318; , 2007 K. Takahashi y col. (grupo Yamanaka). Cell 131; , 2007

174 174 GENES REPROGRAMADORES ¿Cuántos genes se requieren para obtener las células iPS?

175 175 GENES REPROGRAMADORES Takahasi y Yamanaka partieron de 24 genes reprogramadores Cell 126; , 2006

176 176 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS Takahashi y col. (grupo Yamanaka): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, c-Myc y Klf4 Medio para transferirlos: retrovirus Fuente de células adultas: prepucio de recién nacido Yu y col. (grupo Thomson): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, Lin 28 y Nanong Medio para transferirlos: lentivirus Fuente de células adultas: fibroblastos fetales y neonatales

177 177 GENES REPROGRAMADORES El Oct4 es altamente específico para las células pluripotentes Los otros tres factores se expresan en otras células: Sox2 en células madre neurales y células progenitoras Klf4 en células de piel, estómago, intestino y músculo esquelético c-Myc se expresa aleatoriamente El único gen que parece no puede ser reemplazado para la reprogramación es el Oct4 Nakagawa et al (Yamanaka) Nature Biotechnology 26; , 2008

178 178 En efecto, Kim et al han demostrado que se pueden conseguir células iPS reprogramando células madre neurales utilizando como factor de trascripción únicamente el Oct4 GENES REPROGRAMADORES Kim et al Cell 136; , 2009

179 179 Las células iPS generadas muestran expresión génica y modelos de metilación muy parecidos a los de las células madre embrionarias, crecen internamente mientras expresan telomerasa, tienen un cariotipo normal y forman teratomas si se trasplantan a ratones inmunosuprimidos Ch.E. Murry y G. Keller. Cell 132; , 2008 REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS

180 180 SIMILITUD ENTRE LAS CÉLULAS iPS Y LAS EMBRIONARIAS HUMANAS Biológicamente no hay diferencias entre las células iPS y las embrionarias humanas, aunque para confirmarlo totalmente habría que producir embriones humanos por clonación a partir de las células iPS y comprobar la similitud biológica de sus células embrionarias con las de embriones obtenidos por fecundación in vitro o transferencia nuclear somática, lo cual éticamente no es posible llevar a cabo

181 181 INTERÉS POR LA REPROGRAMACIÓN CELULAR Como consecuencia del interés clínico y experimental que tienen las células iPS, numerosos laboratorios han iniciado trabajos destinados a obtenerla. En efecto, según comenta Melina Fan, directora ejecutiva de Addgene, de Cambridge (Massachusetts), que distribuye los vectores virales utilizados por Yamanaka y Thomson, con fecha 17 de abril de 2008, habían recibido 704 peticiones, de 178 laboratorios pertenecientes a 142 instituciones el vector viral utilizado por Thomson y 514 de 131 laboratorios pertenecientes a 113 instituciones del vector utilizado por Yamanaka para la transferencia de los factores de trascripción a células humanas, así como más de 1500 peticiones procedentes de 232 laboratorios pertenecientes a 215 instituciones del vector utilizado para la transferencia a células murinas Nature Reports Stem Cells DOI: /stemcells

182 182 IMPORTANCIA DE LA REPROGRAMACIÓN CELULAR La revista Science calificó la reprogramación celular como el descubrimiento científico del año 2008 por la utilidad que puede tener en la investigación de graves enfermedades y por su probable utilización dentro del campo de la medicina regenerativa y reparadora Science 322; , 2008

183 183 INCONVENIENTES TÉCNICOS Posibilidad de transmisión de enfermedades virales Posibilidad, aunque menor, de producir tumores Posibles problemas génicos debido a la introducción del ADN de los genes reprogramadores en las células receptoras Lo que puede facilitar una integración genómica aleatoria y riesgo de ocasionar mutagénesis MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008 MF Pera Nature 471; 46-47, 2011

184 184 INCONVENIENTES TÉCNICOS Además, aunque los genes reprogramadores son generalmente silenciados después de la reprogramación, la activación epigenética del Oct-4 y Sox2 podría inducir efectos no deseados en las células iPS transferidas MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008

185 185 Técnicos: Sustituir los vectores virales Sustituir el oncogén c-Myc Biológicos: Conocer mejor los mecanismos de la reprogramación celular, especialmente si es debida a modificaciones epigenéticas o a modificaciones genéticas todavía no identificadas PROBLEMAS A RESOLVER J. Cibelli. Science 318; 1879, 2007

186 186 El mismo grupo de Yamanaka, en el reducido tiempo de tres meses, consigue reprogramar hepatocitos y células de epitelio de mucosa gástrica sin utilizar el c-Myc, tanto en humanos como en ratones, sin que se generaran tumores PROBLEMAS RESUELTOS N. Nakagama y col. Nature Biothecnology 26; , 2008

187 187 PROBLEMAS RESUELTOS Otros autores también consiguen generar células sin utilizar el c-Myc Wernig M y col Cell Stem Cell 2; 10-12, 2008 T Brambrink y col Cell Stem Cell 2; , 2008

188 188 Con relación a la utilización de vectores virales Aoki y colaboradores comprueban que al reprogramar células de estómago e hígado murinas, utilizando retrovirus estos no penetran en la célula adulta a reprogramar y por tanto no alteran su genoma PROBLEMAS RESUELTOS T. Aoki y col. Science: DOI / science (14 – 2 – 2008 )

189 189 Consiguen introducir los factores de trascripción utilizando vectores virales que no llegan a integrarse en el genoma de las células receptoras Con este sistema evitar la formación de tumores y las alteraciones génicas del genoma de las células receptoras De las células iPS consiguen derivar células de músculo, sistema nervioso, corazón y pulmón Esta técnica permite pensar en utilizar las células iPS en ensayos clínicos con humanos PROBLEMAS RESUELTOS M Stadtfeld y col. Science: DOI / science

190 190 Generan células iPS a partir de: Hepatocitos de ratón utilizando adenovirus para transferir factores reprogramadores OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS SIN INTEGRACIÓN DEL GENOMA VIRAL Stadtfeld et al Science 322; , 2008 Fibroblastos de embriones de ratón utilizando plásmidos Okita et al (Yamanaka) Science 322; , 2008 Kaji et al Nature DOI: /nature 07864, 2009

191 191 Utilizan productos químicos que pueden reemplazar uno o dos genes reprogramados GENERACIÓN DE CÉLULAS iPS UTILIZANDO COMPUESTOS QUÍMICOS Huangfu et al Nature Biotechnology 26; , 2008 Shi et al Cell Stem Cell 2; , 2008

192 192 Pequeñas moléculas que inhiben el ácido valpróico inducen reprogramación utilizando solo Oct4 y Sox2 Otra molécula, el kenpaullné, puede sustituir el Klf4 GENERACIÓN DE CÉLULAS iPS UTILIZANDO PEQUEÑAS MOLÉCULAS PNAS 106; , 2009

193 193 Vectores episomales que no se integran en el genoma de la célula generada. Los restos genómicos episomales que queden se eliminan y así la célula iPS generada queda libre se secuencias transgénicas extrañas FACTORES DE REPROGRAMACIÓN Yu et al (Thomson) Science 324; , 2009 Utilizan doxyciclina para potenciar la acción de los vectores víricos (lentivirus) y posteriormente la recombinasa Cr/LoxP para eliminar los restos trangénicos que se hayan podido insertar Soldner et al Cell 136; , 2009 Utilizan plásmidos del tipo piggy Bac Woltjen et al Nature DOI: /nature Producción de células iPS utilizando:

194 194 Posibilidad de crear células iPS utilizando un único vector policistrónico no vírico obtenido a partir de un plasmido que favorece la expresión de Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc, que evita la inserción del genoma vírico en las células generadas OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS SIN INTEGRACIÓN DEL GENOMA VIRAL Gonzalez et al PNAS 106; , 2009

195 195 ALTERNATIVA A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES Prime Gen, una empresa californiana de biotecnología, conjuntamente con Unidyn, fabricante de nanotubos (cilindros de moléculas de carbono de pocos nanometros de diámetro) ha anunciado que se pueden sustituir los vectores virales necesarios para la reprogramación celular, por nanotubos de carbono, tras demostrar que con ellos se pueden introducir proteínas complejas (hasta una docena) en células testiculares y de retina D Cyranoski y M Baker Nature 452; , 2008

196 196 Sin embargo, existen justificados reticencias entre los expertos, sobre la bondad de estas experiencias pues las mismas aun no han sido publicadas en una revista científica de garantía Además algunos autores indican que su introducción en las células puede tener efectos tóxicos para ellas, incluso puede ocasionar su muerte Por ello, los propios fabricantes admiten la existencia de algunos problemas que hay que resolver antes de pasar a su utilización clínica D Cyranoski y M Baker Nature 452; , 2008 ALTERNATIVA A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES

197 197 Otra posibilidad es reemplazar los vectores virales introduciendo directamente los factores reprogramadores con ciertos aminoácidos unidos a ellos, lo que les permite penetrar las membranas celulares También utilizando pequeñas moléculas no protéicas que remeden la actividad de los factores de trascripción y que puedan penetrar las membranas celulares ALTERNATIVAS A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES B Goldman Nature Reports Stem Cells DOI: /stemcells st May 2008

198 198 MEJORAS DE LA TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE CÉLULAS También el equipo de R Jaenisch del Instituto Tecnológico de Massachusetts utiliza la doxicilina para mejorar la técnica de reprogramación de células adultas y conseguir células iPS de segunda generación Las células obtenidas tienen una gran homogeneidad genética lo que favorece su posible uso clínico MEJORAS DE LA TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE CÉLULAS iPS Cell Stem Cell 3; , 2008

199 199 En el Instituto Médico Horward Hughes en colaboración con el Instituto de Células Madre de la Universidad de Harvard, el equipo dirigido por D Melton ha conseguido reprogramar células adultas de ratón (células exocrinas del páncreas) en células beta productoras de insulina Con esta técnica se evita el paso intermedio de convertir la célula adulta en una célula pluripotencial Los factores de trascripción que utilizan son el Ngn3, Pdx1 y Mafa REPROGRAMACIÓN DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS Nature DOI: /nature 07314

200 200 VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DE LAS CÉLULAS iPS

201 201 VENTAJAS TÉCNICAS No inducen rechazo inmunológico Lo que abre la posibilidad de crear fármacos específicos para un paciente determinado No requiere la utilización de ovocitos humanos Facilidad técnica Coste reducido

202 202 POSIBLES UTILIZACIONES DE LAS CÉLULAS iPS

203 203 POSIBLE UTILIDAD DE LAS CÉLULAS iPS Para estudios experimentales sobre la diferenciación celular y para valorar posibles diferencias entre células normales y patológicas Para estudios farmacológicos, que ahora solo es posible realizar en animales Para su uso en la medicina regenerativa Podrían tener tres posibles aplicaciones

204 204 UTILIDAD EXPERIMENTAL DE LAS CÉLULAS iPS Las células iPS podrían suplir mucha de la información que ahora proporcionan las células madre embrionarias en investigación y en medicina MF Pera Nature 451; , 2008

205 205 OTRAS APLICACIONES DE LAS CÉLULAS iPS Las células iPS pueden ser el más práctico y eficiente camino para producir grandes bancos de células humanas pluripotentes de los haplotipos deseados Esto evitaría el uso y destrucción de miles de embriones MF Pera y K Hasegawa Nature Biotechnology 26; 59-60, 2008

206 206 NUEVAS POSIBILIDADES DE REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS

207 207 ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS? Sería un importante error llegar a la conclusión de que la obtención de las células iPS evita la necesidad de usar células madre embrionarias D Melton: Es prematuro afirmar esto GQ Daley: En el momento actual no estamos seguros de que las células iPS sean absolutamente equivalentes a las células madre embrionarias K Egan: Para estar seguro de la utilidad de las células iPS se necesita hacer un gran número de experiencias con células iPS de diferentes individuos y compararlos con células madre embrionarias C Holden y G Vogel Science319; , 2008 I Hyun y col. Cell Stem Cell 1; , 2007

208 208 La investigación con células iPS debería continuar junto con la investigación con células madre embrionarias I-Hyun Park. Hastings Center Report 38; 20-22, 2008 ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS? BM Kuehn JAMA 299; 26, 2008

209 209 Sin embargo, la gran mayoría de investigadores que trabajan en este campo creen que las células iPS sustituirán con ventaja a las células madre embrionarias, tanto con fines experimentales como terapéuticos ¿PUEDEN LAS CÉLULAS iPS HACER INNECESARIO EL USO DE CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS?

210 210 Por ello, Ian Wilmut el creador de la oveja Dolly, manifiestaba recientemente que iba a abandonar la clonación para utilizar las células iPS Y el propio James Thomson comentaba (Gina Kolata. The New York Times, 22/11/2007) que probablemente dentro de una década la guerra de las células madre embrionarias será solo una nota al pie de una página curiosa de la historia de la ciencia CONSECUENCIAS DEL DESCUBRIMIENTO DE LAS CÉLULAS iPS R Highfield Daily Telegraph (http://www.telegraph.co.uk) 16-XI-2007http://www.telegraph.co.uk

211 211 EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS

212 212 EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN ANIMALES

213 213 EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON ANEMIA FALCIFORME Se obtienen células somáticas de ratones con anemia falciforme y tras ser corregida la anomalía genética por terapia génica molecular se generan células iPS A partir de ellas se generan células madre hematopoyéticas normales que se pueden reinyectar en ratones con anemia falciforme, consiguiendo mejorar sensiblemente su cuadro clínico Hanna J et al Science 318; , 2007

214 214 Demuestran que células iPS se pueden diferenciar en células madre precursoras neurales que en cultivo puede generar células neurales o de glía Si las células generadas se transfieren al cerebro de fetos de ratones, migran a distintas regiones y se diferencian en glía y neuronas También las células iPS se diferencian a neuronas dopaminérgicas Cuando las neuronas dopaminérgicas se trasplantan a cerebro de ratas con Parkinson se consigue mejorar sus síntomas clínicos Estos resultados demuestran el potencial terapéutico de células iPS procedentes de fibroblastos para el reemplazo de células neuronales patológicas en un modelo animal M Wernig y col PNAS 105; , 2008 EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON PARKINSON

215 215 Se producen células iPS a partir de fibroblastos de la cola de ratones que posteriormente se diferencian a células endoteliales y células progenitoras endoteliales. Se comprueba que estas células producen factor VIII Las células endoteliales o sus progenitoras producidas se inyectan a ratones con hemofilia A Se comprueba que el factor VIII se incrementa hasta un nivel de 8% a 12% Comprobándose además que los ratones transplantados sobreviven mucho mas tiempo que los a ratones del grupo control EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON HEMOFILIA A Xu D, et al. PNAS 106; , 2009

216 EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN HUMANOS 216

217 217 A partir de fibroblastos humanos se producen células iPS Estas se insertan en mórulas de ratones De las quimeras producidas, se produce parenquima cardiaco normal, que se puede transferir a corazones de ratones enfermos, consiguiendo la mejora funcional de los mismos Esto demuestra que las células iPS pueden ser útiles en el tratamiento de la enfermedad cardiaca EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN HUMANOS CON INFARTO DE MIOCARDIO Nelson et al Circulation 120; , 2009

218 218 LÍNEAS CELULARES OBTENIDAS DE CELULAS iPS DERIVADAS DE PACIENTES CON DISTINTAS PATOLOGÍAS

219 219 La posibilidad de generar células iPS a partir de células somáticas, generalmente fibroblastos, ha abierto un nuevo y útil camino para estudiar la patogenia de graves enfermedades, así como para ensayar nuevas posibilidades terapéuticas para ellas LÍNEAS CELULARES OBTENIDAS DE CELULAS IPS DERIVADAS DE PACIENTES CON DISTINTAS PATOLOGÍAS

220 Tipo de enfermedadPrimer autorRevista Nombre de enfermedadCausa genética Tipo de células obtenidas Se han evaluado fármacos NeurológicaSoldner, FCell 136; , 2009Enfermedad de Parkinson PoligénicaNeuronas dopaminérgicas ND NeurológicaNguyen, HNCell Stem Cell 8; , 2011Enfermedad de Parkinson Poligénica (con mutación LRRK2) Neuronas dopaminérgicas Sí NeurológicaDimos, JTScience 321; , 2008Esclerosis lateral amiotrófica PoligénicaNeuronas motorasND NeurológicaEbert, ADNature 457; , 2009Atrofia espinal muscular MonogénicaNeuronas motorasSí NeurológicaLee, GNature 461; , 2009Disautonomia familiar MonogénicaCélulas de la cresta neural Sí NeurológicaMarchetto, MC Cell 143, , 2010Síndrome de RETT MonogénicaNeuronasSí NeurológicaPark, ICell 134; , 2008Enfermedad de Huntington MonogénicaND NeurológicaKu, SCell Stem Cell 7; , 2010Ataxia de Friedreich MonogénicaND NeurológicaQuiang, LCell 146; , 2011AlzheimerPoligénicaNeuronasNo NeurológicaBrennand, KJNature 473; , 2011EsquizofreniaPoligénicaNeuronas glutaminérgicas Sí CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS

221 Tipo de enfermedad Primer autor RevistaNombre de enfermedad Causa genética Tipo de células obtenidas Se han evaluado fármacos SangreRaya, ANature 460; 53-59, 2009Anemia de Fanconi MonogénicaCélulas sanguíneas ND SangreUrbach, ACell Stem Cell 6; , 2010 Síndrome X frágil MonogénicaND SangreZhaohui, YBlood 114; Trastornos Mieloproliferativos PoligénicaHematopoyéticasNo Cardiaca y muscular Moretti, AN Engl. Med 363; , 2010 Síndrome de QT 1 largo MonogénicoCardiomiocitosSí Cardiaca y muscular Itzhaki, INature 471, , 2011Síndrome de QT 2 largo MonogénicoCardiomiocitosSí Cardiaca y muscular Carvajal -Vergara, X Nature 465; , 2010Síndrome LEOPARD MonogénicoCardiomiocitosND Cardiaca y muscular Yazawa, MNature 471; , 2011Síndrome Timothy MonogénicoCardiomiocitosSí Cardiaca y muscular Zhang, JCell Stem Cell 8; 31-45, 2011Progeria de Hutchinson Gilford MonogénicoCélulas musculares lisas, células madre mesenquimales ND Cardiaca y muscular Liu, GHNature doi: /nature09879 Progeria de Hutchinson Gilford MonogénicoCélulas musculares lisas ND Cardiaca y muscular Park, IHCell 134; , 2008Distrofia muscular de Duchenne MonogénicoND CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS

222 Tipo de enfermedad Primer autorRevistaNombre de enfermedad Causa genética Tipo de células obtenidas Se han evaluado fármacos PancreáticaMaehr, STProcl Natl Acad SciDiabetes tipo 1PoligénicaCélulas Productoras de insulina y glucagón ND HepáticaRashid, STJ. Clin. Invest. 120; , 2010 Deficiencia de A1 antitripsina MonogénicahepatocitosSí OtrasAgarwal, SNature 464; , 2010 DisqueratosisMonogénicaiPSNo OtrasYang, JJ. Biol. Chem 285; , 2010 Síndrome de Prader-Willi MonogénicaNeuronasND OtrasChamberlain, SJProc. Natl Acad. Sci USA 107; , 2010 Síndrome de Angelman y Prader-Willi MonogénicaNeuronasND OtrasPark, IHCell 134; , 2008 Síndrome de Down MonogénicaND CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS

223 EXPERIENCIAS CLÍNICAS EN HUMANOS 223

224 224 POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS iPS

225 225 A partir de células iPS, además de poder obtenerse líneas celulares de distintas patologías, también se han podido derivar células germinales que en teoría podrían servir para producir seres humanos vivos POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS Kee K, et al. Nature 2009; 462: Editorial. Nature 2008; 452:913

226 226 Pero las experiencias más excitantes en este terreno han sido realizadas por dos grupo de investigadores chinos que han logrado producir ratones vivos a partir de células iPS POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS

227 227 El primero de ellos lo consiguió a partir de la producción de blastocistos tetraploides a los que se habían previamente transferido las células iPS POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS Kang L, et al. Cell Stem Cell 2009; 5:

228 228 Pero más interesante aun han sido las experiencias de Zhao y col que han logrado producir 31 ratones vivos a partir de 37 líneas de células iPS generadas de fibroblastos de piel. La técnica utilizada ha sido similar a la de Kang por medio de la cual tras inyectar las células iPS en blastocistos normales estos fueron transferidos a hembras que quedaron preñadas. Los ratones generados tenían entre un 5% a 80% de quimerismo. Pero lo más interesante de estas experiencias es que a partir de los ratones producidos se pudo producir una segunda generación de ratones vivos que tenían las características genéticas del ratón del cual se habían derivado las células iPS POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS Zhao X, et al. Nature 2009; 461:86-90

229 229 El último grupo en conseguir animales vivos a partir de células iPS ha sido el de Boland y col que utilizando una técnica similar a la de Zhao, han logrado también que los embriones generados tuvieran características genéticas similares a la de los ratones de los que se habían derivado las células iPS POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES VIVOS A PARTIR DE CELULAS IPS Boland M, et al. Nature 2009;

230 OTROS POSIBLES USOS ABERRANTES DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS GERMINALES OBTENIDAS A PARTIR DE CÉLULAS iPS Fibroblastos donados por un varón Mujer utilizada con fines reproductores Células iPS Hombre utilizado con fines reproductores OvocitoEspermatozoidesOvocitosEsperma Fertilización heterosexual Fertilización heterosexual Fertilización entre ambos gametos de un mismo individuo Modificado de Power and Rask Annals Internal Medicine 155; , 2011 Madre subrogada

231 VALORACIÓN ÉTICA DEL ESQUEMA ANTERIOR Además de otras dificultades éticas la posibilidad de generar embriones humanos a partir de las células germinales derivadas de células iPS obtenidas de células somáticas adultas abre la puerta a producir seres humanos vivos con dos padres y una madre 231

232 232 BREVE CONSIDERACIÓN ETICA

233 233 No cabe duda que una de las características más positivas de las células iPS es que no se requiere utilizar células madre embrionarias para obtenerlas Sin embargo, al poder derivar de ellas, animales vivos, se abre la posibilidad de poder clonar seres humanos sin tener que recurrir a la transferencia nuclear somática BREVE CONSIDERACIÓN ETICA

234 234 Esto presupone que la responsabilidad ética ultima del uso de las células iPs queda en mano de los propios investigadores, firmas comerciales y la sociedad en general BREVE CONSIDERACIÓN ETICA

235 235 MOTIVACIÓN ÉTICA DE LAS EXPERIENCIAS DE YAMANAKA

236 236 MOTIVACIÓN ÉTICA DE YAMANAKA PARA SUS INVESTIGACIONES Cuando vi el embrión, rápidamente me di cuenta de que no había diferencia entre él y mis hijas Pensé que no podemos permitirnos destruir embriones para nuestras investigaciones Tiene que haber otro camino M Fackler The New York Times 11-XI-2007

237 237


Descargar ppt "1 CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y REPROGRAMACIÓN CELULAR JUSTO AZNAR DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA NOVIEMBRE 2011."

Presentaciones similares


Anuncios Google