1 clonaciÓn, cÉlulas madre y reprogramaciÓn celular justo aznar director del instituto de...

1

CLONACIÓN, CÉLULAS MADRE Y

REPROGRAMACIÓN CELULAR

JUSTO AZNAR

DIRECTOR DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA VIDA

NOVIEMBRE 2011

2

CLONACIÓN

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 genotipoProducir 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

¿EN QUE CONSISTE LA CLONACIÓN DE

EMBRIONES REALIZADA POR TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA?

5

TRANSFERENCIA NUCLEAR SOMÁTICA

Ovocito Célula adulta

Enucleación Enucleación

ACTIVACIÓN

TRANSFERENCIA NUCLEAR

Cigoto híbrido

Embrión de dos célulasMasa granulosa interna

Resto embrionario

Células madre embrionarias

Embrión de 64 a 200 células (blastocisto)

6

Implantación en elútero de una mujer

Blastocisto

resto del embrión que se destruye

masa granulosa interna

obtención de células madre

• Hígado• Corazón• Músculo• Nerviosas• Sangre• etc.

Células de:

cultivo

Clonación reproductiva

Clonación terapéutica

embarazo niño

CLONACIÓN REPRODUCTIVA Y TERAPÉUTICA

7

¿ES ADECUADO EL TÉRMINO “CLONACIÓN

TERAPÉUTICA”? ¿NO SE DEBERÍA LLAMAR

“CLONACIÓN EXPERIMENTAL”?

8

CLONACIÓN ANIMAL

9

CLONACIÓN ANIMAL

RESUMEN HISTÓRICO

Heidi Ledford. Nature 445; 800-802, 2007

http://ezproxy.cti.unav.es:2054/science?_ob=MiamiCaptionURL&_method=retrieve&_udi=B6WSN-4RWHV0W-7&_image=B6WSN-4RWHV0W-7-3&_ba=&_user=5252250&_coverDate=02%2F22%2F2008&_rdoc=7&_fmt=full&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%237051%232008%23998679995%23681011%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=7051&_isHiQual=Y&_acct=C000042418&_version=1&_urlVersion=0&_userid=5252250&md5=b8acbdb9824735c67b5736afce32ad53

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; 130-137, 2007

Nature / DOI: 10.1038 / News 070430- 4. 1 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

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; 497-502, 2007

CLONACIÓN ANIMAL

Clonación de blastocistos de primates

Eficiencia 0.7%

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 ANIMALClonación de blastocistos de primates

M S SparmanStem Cells 27; 1255-1264, 2009

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 obtenidos13

CLONACIÓN ANIMAL

Clonación de blastocistos de primates

M S Sparman Stem Cells 27; 1255-1264, 2009

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 ANIMALClonación de blastocistos de primates.

Interés biomédico de esta técnica

M S SparmanStem Cells 27; 1255-1264, 2009

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 ANIMALCONCLUSIÓN

16

¿TIENEN PROBLEMAS LAS ANIMALES CLONADOS?

Prematuro envejecimiento Desarrollo de malformaciones

congénitasPadecimiento de distintas patologías:

reuma, ceguera, sordera, defectos musculares, diabetes y procesos

neurodegenerativos

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

CLONACIÓN HUMANA

191 No consiguieron obtener células madre de los blastocistos clonados

1. Cibelli JB. J Regener Med 2; 25, 20011

2. Chen Y. Cell Res 13; 251, 2003

3. Guangxin L. Chinese Sci Bull 48; 1240, 20031

4. Hwang WS et al. Science 303; 1669, 2004

5. Hwang WS et al. Science 308; 1777, 2005

6. Stojkovic M et al. Reprod Bio Med Online 11; 226, 20051

7. Zavos P. et al. Archives of Andrology 52; 243, 2006

INTENTOS DE CLONACIÓN HUMANA

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; 1917-1920, 2006

J. Hanna y col. Science 318; 1920-1923, 2007

T. Kakahashi y col. Cell 131; 861-872, 2007

X Yang y col. Nature Genetics 39; 295-302, 2007

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


Human Reproduction 22; 52-62, 2007

Utilizando ovocitos viejos

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


Human Reproduction 22; 1982.1990, 2007

Se comparan la eficacia de la clonación utilizando ovocitos madurados artificialmente y frescos

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


RBM Online 16; 684-693, 2008

Eficacia de la clonación utilizando ovocitos madurados artificialmente

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


Cloning and Stem Cells 11; 213-223, 2009

Comparación de resultados obtenidos utilizando ovocitos animales y humanos

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


AJ French. Stem Cells 26; 485-493, 2008

Obtención por primera vez de blastocitos humanos obtenidos por trasferencia nuclear somática

¿Se han obtenido líneas ¿Se han obtenido líneas celulares?celulares?

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

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

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 2011DOI 10.1016/j.stem.2011.08.002

Hasta el momento solamente en dos trabajos (AJ French. Stem Cells 26; 485-

493, 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?

REFLEXIÓN ÉTICA SOBRE LA CLONACIÓN

30

31

HIBRIDACIÓN

32

HIBRIDACIÓN HOMBRE ANIMAL

JUSTIFICACIÓN

Sustituir los óvulos humanos en el proceso de

clonación

33

HIBRIDACIÓN HOMBRE-ANIMALTIPOS

• 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

CÍBRIDOS DE HOMBRE Y ANIMALÓvulo de vaca

Célula adultaÓvulo ennucleado

Núcleo célula adulta

Blastocisto

Cíbrido

Células madre híbridas Masa granulosa interna

35

HIBRIDACIÓN

¿Podríamos llegar a ser así?

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 humanoSi esto se confirmara no parece que

fuera posible la producción de cíbridos entre humano y animal

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:10.1089/clo.2009.0004;2009

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

CÉLULAS MADRE

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; 1576-1583, 2002

41

TIPOS DE CÉLULAS MADREPueden ser:

Totipotentes

Pluripotentes

Multipotentes

Unipotentes

Puedendar

lugar a

Capaces de formar célulasde todos los linajes del

organismo. En los mamíferossolamente lo son el cigotoy los primeros blastómeros

Capaces de formar célulasde todos los linajes del cuerpo,

son las denominadascélulas madre embrionarias.

Son las células madreadultas capaces de

formar distintos tiposde células de un mismolinaje, como las célulasmadre hematopoyéticas

Son células madre adultasque producen células de

un solo linaje, como las célulasmadre germinales, entre ellas

las espermatogonias quegeneran el esperma

Células

Po

r su

po

ten

cial

idad


Células madre de tejidos adultos

Por suorigen

Textos de: R. Jaenisch y R. Young. Cell 132; 567-582, 2008

42

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

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

FUNDAMENTO DE LA POLÉMICA ÉTICA

Porque para obtenerlas hay que

destruir ineludiblemente un embrión humano

45

//

cigotoembriones de:

2 células 3 células 4 células

ser humano adulto

blastocisto

DESARROLLO EMBRIONARIO

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

EXPERIENCIAS EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS PRECLÍNICAS CON CÉLULAS

MADRE EMBRIONARIASMADRE EMBRIONARIAS

47

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

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

teratomasEstas 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; 134-143, 2008

COMPLETAR EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS

• completar

50

51

ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS

MADRE

ENSAYOS CLÍNICOS CON ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRECÉLULAS MADRE

• 110.468110.468 ensayosensayos

• 174 países174 países• 3.6013.601 ensayos con células adultasensayos con células adultas

• 11 ensayos con células 11 ensayos con células embrionarias humanasembrionarias humanas

Acceso 6 octubre 2011

52

11 ENSAYOS11 ENSAYOSEnsayo 1 (Recruiting) 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

Condition: Condition: Dry Age Related Macular Degeneration Dry Age Related Macular Degeneration Intervention: Biological: MA09-Intervention: Biological: MA09-hRPE Cellular TherapyhRPE Cellular Therapy

Ensayo 2 (Recruiting) Ensayo 2 (Recruiting) The Derivation of Human Embryonic Stem Cell Lines From PGD Embryos

Condition: Infertility Condition: Infertility

Ensayo 3 (Recruiting) Ensayo 3 (Recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines Lines for Clinical Use

Condition: InfertilityCondition: Infertility

Ensayo 4 (Recruiting) Ensayo 4 (Recruiting) Sub-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 therapyCondition: Stargardt's Macular DystrophyI ntervention: Biological: MA09-hRPE Cellular therapy

Ensayo 5 (Not yet recruiting) Ensayo 5 (Not yet recruiting) Derivation of New Human Embryonic Stem Cell Lines: Identification of Instructive Factors for Germ Cells Development

Condition: Normal Healthy Embryos Condition: Normal Healthy Embryos

Ensayo 6 (Active, not recruiting) Ensayo 6 (Active, not recruiting) Development of iPS From Donated Somatic Cells of Patients With Neurological Diseases

Condition: Neurodegenerative DisordersCondition: Neurodegenerative Disorders53

http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01344993?term=clinical+trials+human+embryonic+stem+cells&rank=1









Ensayo 7 (Recruiting) Ensayo 7 (Recruiting) The Transendocardial Autologous Cells (hMSC or hBMC) in Ischemic Heart Failure Trial (TAC-HFT) Conditions: SConditions: Stem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left tem Cell Transplantation; Ventricular Dysfunction, Left Interventions: Interventions: Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human mesenchymal cells (hMSCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: Autologous human bone marrow cells (hBMCs); Biological: PlaceboBiological: Placebo

Ensayo 8 (Recruiting) 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; Condition: Stem Cell Transplantation Interventions: Biological: Auto-hMSCs; Biological: Allo-hMSCsBiological: Allo-hMSCs

Ensayo 9 (Recruiting) Ensayo 9 (Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 1 Diabetes Condition: Condition: Type 1 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell EducatorType 1 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator

Ensayo 10(Recruiting) 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 FailureCondition: Heart Failure

Ensayo 11(Recruiting) Ensayo 11(Recruiting) Stem Cell Educator Therapy in Type 2 Diabetes Condition: Condition: Type 2 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell EducatorType 2 Diabetes Intervention: Device: Stem Cell Educator

11 ENSAYOS11 ENSAYOS










1 Julio 2002 Derivación de nuevas líneas de células madre embrionarias para uso clínico

Hadassah Medical Organization

En desarrollo Células madre embrionarias

Obtención de líneas celulares a partir de embriones humanos

No

2 Abril 2004 Obtención de células madre de embriones humanos


En desarrollo Células madre embrionarias

Obtención de líneas celulares a partir de embriones humanos

No

3 Agosto2008

Uso de células madre adultas en el infarto de miocardio

University of Miami

En desarrollo Células madre adultas autólogas

Reparar el miocardio lesionado

No

4 Abril 2009 Obtención de células iPS de pacientes con enfermedades neurológicas


En desarrollo células iPS Derivar células iPS de pacientes con enfermedades neurofísicas

No

5 Diciembre 2009 Evaluación del número de células madre adultas circulantes en pacientes cardiacos

Monash University

Reclutando pacientes

Células madre adultas

Evaluar los niveles circulantes de células madre adultas en pacientes cardíacos

No

Ensayo nº

Fecha de inicio Titulo del ensayo Institucion Situacion en la que se

encuentra

Tipo de células

utilizado

Objetivo del ensayo

¿Es un ensayo realizado con celulas madre

embrionarias y fin terapeuticos?

6 Marzo 2010 Evaluación del efecto de células madre adultas en la miogénesis

National Heart, Lung and Blood Institute


Células progenitoras

Valorar el efecto miogénico de células madre adultas

No

7 Octubre 2010 Derivación de nuevas líneas de células madre embrionarias

Soroka University Medical Center

Todavía no iniciado


Estudiar los factores que contribuyen a su desarrollo

No

8 Septiembre 2010 Valoración de las células madre adultas en la diabetes tipo I

University of Illinois


Sangre de cordón umbilical

Valoración del efecto en pacientes con diabetes tipo I

No

9 Abril 2011 Evaluación de la seguridad y tolerabilidad del uso de células madre embrionarias en pacientes con degeneración macular

Advanced Cell Technology



Valorar la seguridad y la tolerabilidad

Sí

10 Abril 2011 Valorar el efecto de células madre embrionarias en la enfermedad de Statgadt

Advanced Cell Technology



Tratamiento de la enfermedad de Statgardt

Sí

11 Julio 2011 Valoración de las células madre adultas en la diabetes tipo I

University of Illinois

Reclutado pacientes

Sangre de cordón umbilical

Valoración del efecto en pacientes con diabetes tipo I

No

• 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

ÚLTIMOS ENSAYOS CLÍNICOS REALIZADOS CON

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

58

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 espinalTambién Novocell ha propuesto generar células productoras de insulina a partir de células madre

embrionariasIgualmente Mytogen quería desarrollar células

epiteliales pigmentadas de retina para tratar a pacientes con degeneración macular

Nature Biotechnology 26, 598-599, 2008

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 21.000 páginas

Nature Biotechnology 26, 598-599, 2008

Nature 479; 272-273, 2011

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 espinalEl 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: 213-214

Arlene WeintraubBoston Article [email protected]

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

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 ENSAYOS CLÍNICOS PROPUESTOS POR ADVANCED CELL TECHNOLOGYADVANCED CELL TECHNOLOGY

Nature.com Posted by Elie Dolgin on September 22, 2011

63

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, 2011

64

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

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; 272-273, 2011

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


Razones por las que ha abandonado su proyecto

Nature 479; 272-273, 2011

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


Nature 479; 272-273, 2011

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


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


Consecuencias éticas

7171

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

PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

Con respecto a la producción de Con respecto a la producción de teratomas importantes investigadores teratomas importantes investigadores

como James Thomson y John como James Thomson y John Gearhart, creen que “existe una gran Gearhart, creen que “existe una gran

preocupación entre muchos de preocupación entre muchos de nosotros ante la posibilidad de que nosotros ante la posibilidad de que

algunos de los pacientes incluidos en algunos de los pacientes incluidos en el estudio puedan desarrollar tumores el estudio puedan desarrollar tumores

lo que podría ser un auténtico lo que podría ser un auténtico desastre”desastre”

Nature Biotechnology 2009; 27: 213-214

DIFICULTADES TÉCNICAS QUE PUEDE TENER EL USO DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

73

PRIMERAS EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

En este sentido en febrero de 2009 un En este sentido en febrero de 2009 un niño israelí que padecía una ataxia niño israelí que padecía una ataxia telangiectasia y que había recibido telangiectasia y que había recibido varios trasplantes de células madre varios trasplantes de células madre

neurales fetales desarrolló teratomas neurales fetales desarrolló teratomas en el cerebro y medula espinal cuatro en el cerebro y medula espinal cuatro

años después de iniciado el años después de iniciado el tratamientotratamiento

PLoS Med 6; e1000029

POSIBILIDADES DE OBTENER CÉLULAS

SIMILARES A LAS EMBRIONARIAS HUMANAS

EN TEJIDOS ADULTOS

74

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 materna75

New Scientist 2839; 14, 2011

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

76New Scientist 2839; 14, 2011

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

77New Scientist 2839; 14, 2011


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 concreta78

New Scientist 2839; 14, 2011


79

CÉLULAS MADRE DE

TEJIDOS ADULTOS

80

¿DE DONDE SE OBTIENEN LAS CÉLULAS MADRE DE TEJIDOS

ADULTOS?

Diferentes tejidos adultosCordón umbilical

Placenta Fetos abortados

Teratocarcinomas o carcinomas embrionarios, especialmente de tumores testiculares

81

Fusionándose con las células del órgano lesionadoDiferenciándose 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

EXPERIENCIAS CLÍNICAS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS

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; 2070-2071, 2005

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, 1992Science 255; 1717, 1992

CÉLULAS MADRE ADULTAS BREVE RESUMEN HISTÓRICO

85

En 1996 se confirmó su plasticidad y se demostró que podían transformarse en células

multipotentes

Proc Natl Acad Sci 94; 4080, 1997


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 colBlood 98; 2615, 2001


87

Al año siguiente se comprobó por primera vez que las células cardiacas lesionadas podían

regenerarse así mismasHasta esa fecha se creía que esto

solamente podían hacerlo las células madre de médula ósea,

hígado o intestinoN Engl J Med 346; 5, 2002


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


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

ENSAYOS CLÍNICOS

CON CÉLULAS MADRE ADULTAS

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

ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE

En octubre de 2011 había en desarrollo

110.468 ensayos clínicos en 174 países

3.601 con células madre adultas

11 con células madre embrionarias humanas

Clinical Triasl.gov.Acceso 6 octubre 2011

92

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; 925-936, 2008

94

ENSAYOS CLÍNICOS CON CÉLULAS MADRE ADULTAS

Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008

TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD

CORONARIA

95

TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIAAunque 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; 929-933, 1998

Circulation 121; 325-335, 2010

Infarto agudo de miocardio

Fallo isquémico cardiaco

Enfermedad isquémica miocárdica crónica

97

TERAPIA CELULAR EN LA ENFERMEDAD CORONARIA

PRINCIPALES PATOLOGÍAS TRATADAS

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; 925-936,2008

99Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008

Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction With >=30 Patients

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 8’6 % y en los intraensayos del 2’4 %

Burt, R. K. et al. JAMA;299,925-936,2008

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;299,925-936,2008


MIOCARDIO AGUDO

Revisión de los ensayos clínicos randomizados con pacientes de

infarto agudo de miocardio realizados entre 2000 y 2009

102

TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO DE MIOCARDIO AGUDO

ENSAYOS MÁS RECIENTES

TERAPIA CELULAR EN EL INFARTO AGUDO DE MIOCARDIO

• Tabla 1 art…..

103

Table 1 Randomized trials in patients with acute myocardial infarction or ischemic heart failure

Wollert, K. C. & Drexler, H. (2010) Cell therapy for the treatment of coronary heart disease: a critical appraisalNat. Rev. Cardiol. doi:10.1038/nrcardio.2010.1


MIOCARDIO AGUDO

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 23

104

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; 772-783, 2008

Mod Pathol 21; 837-847, 2008

N Eng J Med 355; 1222-1232, 2006

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; 530-544, 2008

Proc Natl Acad Sci USA 97; 3422-3427, 2000

Circulation 109; 2692-2697, 2004

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; 1189-1200, 2008

N Engl J Med 355; 1222-1232, 2006

TOPCARE.

MAGIC.

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; 2998-3005, 2007

Circulation 115; 3165-3172, 2007

JAMA 301; 1997-2004, 2009

TRES ENSAYOS REALIZADOS

ENSAYOS CLÍNICOS EN DESARROLLO EN

EFERMEDAD ISQUÉMICA CORONARIA

108

109

Table 2 Ongoing cell therapy trials in patients with coronary heart disease

Wollert, K. C. & Drexler, H. (2010) Cell therapy for the treatment of coronary heart disease: a critical appraisalNat. Rev. Cardiol. doi:10.1038/nrcardio.2010.1

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; 204-215, 2010

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


Circulation 121; 325-335, 2010

RESUMEN


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

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; 466-468, 2011

TERAPIA CELULAR DE LA ENFERMEDAD

ISQUÉMICA ARTERIAL PERIFÉRICA

114

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

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


Vascular Medicine 13; 157-172, 2008 Circ J 70; 1093-1098, 2006

Circulation 109; 1215-1218, 2004

Proc Natl Acad Sci USA 102; 17202-17206, 2005

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


Lancet 360; 427-435, 2002

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


Ensayos en desarrollo

Circulation 122; 517-526, 2010

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


CONCLUSIONES

Circulation 122; 517-526, 2010

TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES AUTOINMUNES

120


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; 284-282, 2010

Esclerosis múltiple

Esclerosis sistémica

Artritis reumatoide

Lupus sistémico eritrematoso

Artritis ideopatica juvenil

Citopenia autoinmune

122

Enfermedades tratadas


Hematologica 95; 185-188, 2010

• 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


Haematologica 95; 185-188, 2010

124

Estudios prospectivos


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; 263-272, 2010

Rheumatology (Oxford) 48; 61-64, 2009

TERAPIA CELULAR DE LA ESCLEROSIS SISTÉMICA

Annals Internal Medicine 153; 650-654, 2010

TERAPIA CELULAR EN EL ÁREA NEUROLÓGICA

126

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

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


The Journal of Clinical Investigation 120; 29-40, 2010

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


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

130British Medical Journal 341; c5724, 2010

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

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


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 2011

133


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; 1066-1070, 2011

OTRAS ENFERMEDADES

135

136

UTILIZACIÓN CLÍNICA DE CÉLULAS MADRE DE MUSCULO ESQUELÉTICO

DISTROFIA MUSCULAR

Problemas técnicosLas células madre no se distribuyen uniformente por todos los músculos

afectadosSe han descrito reacciones inmunológicas

adversasSe ha constatado la muerte rápida de las

células inyectadas

Journal of Clinical Investigation 120; 11-19, 2010

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; 629-639, 2010


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



• 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




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



141

POSIBLE ALTERNATIVA AL TRANSPLANTE DE

ÓRGANOS

TRABAJOS EXPERIMENTALES EN

ANIMALES

142

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; 213-221, 2008

144


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


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


RESULTADOS


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

146Science 329; 538, 2010

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; 927-933, 2010

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 pluripotenciales148Cell 142; 787-799, 2010

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

149J Assist Reprod Genet DOI 10.1007/S10815-010-9468-6

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

PRODUCCIÓN DE ÓRGANOS

BIOARTIFICIALES EN HUMANOS

151

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

152The Lancet 372; 2023-2030, 2008

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

153British Medical Journal 340; 672, 2010

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 Taylor154

155

ALTERNATIVAS PARA LA ALTERNATIVAS PARA LA OBTENCIÓN OBTENCIÓN

DE CÉLULAS MADRE DE CÉLULAS MADRE DE TIPO EMBRIONARIO DE TIPO EMBRIONARIO

CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Y ÉTICASÉTICAS

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 éticoPor 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; 929-940, 2004

157


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. President’s Councel on Bioethics. 2005

158


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


Posteriormente estas cuatro propuestas se ampliaron a ocho:

5. De células madre germinales6. 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

DE ESTAS POSIBILIDADES LA MÁS VENTAJOSA, TANTO

DESDE UN PUNTO DE VISTA TÉCNICO COMO ÉTICO, ES LA

REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS

ADULTAS

161

OBTENCIÓN DE CÉLULAS MADRE SIMILARES

A LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS POR REPROGRAMACIÓN

DIRECTA DE CÉLULAS ADULTAS

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

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 1998 2007

Obtienen células iPS humanas

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; 652-655, 2006

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; 567-582, 2008

166


K. Okita y col. Nature 448; 313-317, 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

Confirman las experiencias realizadas en animales por Takahashi y Yamanaka

M. Wernig y col. Nature; 318-324, 2007


Confirman las anteriores experiencias y además consiguen producir quimeras que si son inyectadas en blastocistos murinos pueden generar embriones

vivosN. Maherali y col. Cell Stem Cell 1; 55-70, 2007

168

REPROGRAMACIÓN DE CÉLULAS ADULTAS HUMANAS

Pero el paso de las experiencias animales a humanos no parecía fácilAsí, 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; 260-262, 2007

169


EXPERIENCIAS DE LOS GRUPOS DE SHINYA YAMANAKA Y JAMES

THOMSON

170

Thomson pensaba que la posibilidad de reprogramar

células adultas humanas tardaría al menos 20 años

Citado por:B GoldmanNature Reports Stem CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67


171


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

humanasContrasta 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

1

2

1. M Evans y colNature 292; 154-156, 19812. JR MartinPNAS 78; 763-7638, 19813. JA Thomson y colScience 282; 1145-1147, 1998

172

Por ello, cuando se logró la reprogramación de células

adultas humanas:

“Nosotros no podíamos creer que la reprogramación fuera tan fácil”


Citado por:B GoldmanNature Reports Stem CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67

173

CÉLULAS DE PIEL HUMANA

CÉLULAS iPS

GENES REPROGRAMADORES

CÉLULAS DE TODO TIPO DE TEJIDOS


J. Yu y col. (grupo Thomson).

Science 318; 1917-1920, 2007

K. Takahashi y col. (grupo Yamanaka).

Cell 131; 861-872, 2007

174


¿Cuántos genes se requieren para obtener las

células iPS?

175


Takahasi y Yamanakapartieron de 24 genes

reprogramadores

Cell 126; 663-676, 2006

176


Takahashi y col. (grupo Yamanaka):Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, c-Myc y Klf4Medio para transferirlos: retrovirusFuente de células adultas: prepucio de recién nacido

Yu y col. (grupo Thomson): Genes reprogramados: Oct ¾, Sox2, Lin 28 y NanongMedio para transferirlos: lentivirusFuente de células adultas: fibroblastos fetales y neonatales

177


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 esqueléticoc-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; 101-106, 2008

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


Kim et al

Cell 136; 411-419, 2009

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; 661-680, 2008


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

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 CellsDOI: 10.1038/stemcells.2008.67

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; 1767-1773, 2008

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 receptorasLo 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

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


185

Técnicos:Sustituir los vectores viralesSustituir 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

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; 101-106, 2008

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; 151-159, 2008

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 10.1126 / science 1154884 (14 – 2 – 2008)

189

Consiguen introducir los factores de trascripción utilizando vectores virales que no llegan a integrarse

en el genoma de las células receptorasCon 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 10.1126 / science 1162494

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; 945-949, 2008

• Fibroblastos de embriones de ratón utilizando plásmidos

Okita et al (Yamanaka)

Science 322; 949-953, 2008

Kaji et al

Nature DOI: 10.1038/nature 07864, 2009

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; 1269-1275, 2008

Shi et al

Cell Stem Cell 2; 525-528, 2008

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; 8912-8917, 2009

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; 797-801, 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; 964-977, 2009

Utilizan plásmidos del tipo piggy Bac

Woltjen et alNature DOI: 10.1038/nature 07863.2009

Producción de células iPS utilizando:

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; 8918-8922, 2009

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;132-136, 2008

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 muertePor 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;132-136, 2008

ALTERNATIVA A LA UTILIZACIÓN DE VECTORES VIRALES

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: 101038/stemcells.2008.67

1st May 2008

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 generaciónLas 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; 346-353, 2008

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 insulinaCon 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: 10.1038/nature 07314

200

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DE LAS CÉLULAS

iPS

201

VENTAJAS TÉCNICAS

No inducen rechazo inmunológico Lo que abre la posibilidad de crear fármacos específicos para un paciente

determinadoNo requiere la utilización de ovocitos

humanosFacilidad técnicaCoste reducido

202

POSIBLES UTILIZACIONES DE LAS

CÉLULAS iPS

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

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; 135-136, 2008

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


206

NUEVAS POSIBILIDADES DE REPROGRAMACIÓN DE

CÉLULAS ADULTAS

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 estoGQ 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; 560-563, 2008

I Hyun y col. Cell Stem Cell 1; 367-368, 2007

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


EMBRIONARIAS?

BM Kuehn JAMA 299; 26, 2008

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


EMBRIONARIAS?

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-2007

http://www.telegraph.co.uk/

211

EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS

212

EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN ANIMALES

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; 1920-1923, 2007

214

Demuestran que células iPS se pueden diferenciar en células madre precursoras neurales que en cultivo

puede generar células neurales o de glíaSi 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 clínicosEstos 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; 5856-5861, 2008

EXPERIENCIAS PRECLÍNICAS EN RATONES CON PARKINSON

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 VIIILas células endoteliales o sus progenitoras

producidas se inyectan a ratones con hemofilia ASe 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; 808-813, 2009

EXPERIENCIAS PRE CLÍNICAS EN

HUMANOS

216

217

A partir de fibroblastos humanos se producen células iPS

Estas se insertan en mórulas de ratonesDe las quimeras producidas, se produce parenquima

cardiaco normal, que se puede transferir a corazones de ratones enfermos, consiguiendo la

mejora funcional de los mismosEsto 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; 408-416, 2009

218

LÍNEAS CELULARES OBTENIDAS DE CELULAS

iPS DERIVADAS DE PACIENTES CON

DISTINTAS PATOLOGÍAS

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

Tipo de enfermedad Primer autor Revista

Nombre de enfermedad Causa genética

Tipo de células obtenidas

Se han evaluado fármacos

Neurológica Soldner, F Cell 136; 964-977, 2009 Enfermedad de Parkinson

Poligénica Neuronas dopaminérgicas

ND

Neurológica Nguyen, HN Cell Stem Cell 8; 367-280, 2011 Enfermedad de Parkinson

Poligénica (con mutación LRRK2)

Neuronas dopaminérgicas

Sí

Neurológica Dimos, JT Science 321; 1218-1221, 2008 Esclerosis lateral amiotrófica

Poligénica Neuronas motoras ND

Neurológica Ebert, AD Nature 457; 277-280, 2009 Atrofia espinal muscular

Monogénica Neuronas motoras Sí

Neurológica Lee, G Nature 461; 402-406, 2009 Disautonomia familiar

Monogénica Células de la cresta neural

Sí

Neurológica Marchetto, MC

Cell 143, 527-539, 2010 Síndrome de RETT

Monogénica Neuronas Sí

Neurológica Park, I Cell 134; 877-886, 2008 Enfermedad de Huntington

Monogénica ND ND

Neurológica Ku, S Cell Stem Cell 7; 631-637, 2010 Ataxia de Friedreich

Monogénica ND ND

Neurológica Quiang, L Cell 146; 359-371, 2011 Alzheimer Poligénica Neuronas No

Neurológica Brennand, KJ Nature 473; 221-225, 2011 Esquizofrenia Poligénica Neuronas glutaminérgicas

Sí

CÉLULAS iPS OBTENIDAS DE CÉLULAS ADULTAS DE DISTINTAS PATOLOGÍAS

Tipo de enfermedad

Primerautor

Revista Nombre de enfermedad

Causagenética

Tipo de célulasobtenidas

Se han evaluado fármacos

Sangre Raya, A Nature 460; 53-59, 2009 Anemia deFanconi

Monogénica Célulassanguíneas

ND

Sangre Urbach, A Cell Stem Cell 6; 407-411, 2010

Síndrome Xfrágil

Monogénica ND ND

Sangre Zhaohui, Y Blood 114; 5473-5480 TrastornosMieloproliferativos

Poligénica Hematopoyéticas

No

Cardiaca y muscular

Moretti, A N Engl. Med 363; 1397-1409,2010

Síndrome de QT 1 largo

Monogénico Cardiomiocitos Sí

Cardiaca y muscular

Itzhaki, I Nature 471, 225-229, 2011 Síndrome de QT2 largo


Cardiaca y muscular

Carvajal -Vergara, X

Nature 465; 808-812, 2010 SíndromeLEOPARD

Monogénico Cardiomiocitos ND

Cardiaca y muscular

Yazawa, M Nature 471; 230-234, 2011 SíndromeTimothy


Cardiaca y muscular

Zhang, J Cell Stem Cell 8; 31-45, 2011 Progeria deHutchinsonGilford

Monogénico Célulasmusculares lisas,células madremesenquimales

ND

Cardiaca y muscular

Liu, GH Naturedoi:10.1034/nature09879

Progeria deHutchinsonGilford

Monogénico Célulasmusculares lisas

ND

Cardiaca y muscular

Park, IH Cell 134; 877-886, 2008 Distrofiamuscular deDuchenne

Monogénico ND ND


Tipo deenfermedad

Primer autor Revista Nombre deenfermedad

Causagenética

Tipo decélulasobtenidas

Se hanevaluadofármacos

Pancreática Maehr, ST Procl Natl Acad Sci Diabetes tipo 1 Poligénica CélulasProductorasde insulina yglucagón

ND

Hepática Rashid, ST J. Clin. Invest. 120;3127-3136, 2010

Deficiencia deA1 antitripsina

Monogénica hepatocitos Sí

Otras Agarwal, S Nature 464; 292298, 2010

Disqueratosis Monogénica iPS No

Otras Yang, J J. Biol. Chem 285;40303-40311, 2010

Síndrome dePrader-Willi

Monogénica Neuronas ND

Otras Chamberlain, SJ Proc. Natl Acad. SciUSA 107; 1766817673, 2010

Síndrome deAngelman yPrader-Willi

Monogénica Neuronas ND

Otras Park, IH Cell 134; 877-886,2008

Síndrome deDown

Monogénica ND ND


EXPERIENCIAS CLÍNICAS EN HUMANOS

223

224

POSIBILIDAD DE PRODUCIR SERES

VIVOS A PARTIR DE CELULAS iPS

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: 222-225

Editorial. Nature 2008; 452:913

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


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


Kang L, et al. Cell Stem Cell 2009; 5: 135-138

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


Zhao X, et al. Nature 2009; 461:86-90

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


Boland M, et al. Nature 2009; 461 91-94

OTROS POSIBLES USOS ABERRANTES DERIVADOS OTROS POSIBLES USOS ABERRANTES DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS GERMINALES DE LA UTILIZACIÓN DE CÉLULAS GERMINALES

OBTENIDAS A PARTIR DE CÉLULAS iPSOBTENIDAS A PARTIR DE CÉLULAS iPS

Fibroblastos donados por un varón

Mujer utilizada con fines reproductores Células iPS

Hombre utilizado con fines reproductores

Ovocito Espermatozoides Ovocitos Esperma

Fertilización heterosexual

Fertilización heterosexual

Fertilización entre ambos gametos de un mismo individuo

Modificado de Power and RaskAnnals Internal Medicine 155; 114-121, 2011Madre subrogada

VALORACIÓN ÉTICA DEL VALORACIÓN ÉTICA DEL ESQUEMA ANTERIORESQUEMA ANTERIOR

Además de otras dificultades éticas la Además de otras dificultades éticas la posibilidad de generar embriones posibilidad de generar embriones

humanos a partir de las células humanos a partir de las células germinales derivadas de células iPS germinales derivadas de células iPS

obtenidas de células somáticas adultas obtenidas de células somáticas adultas abre la puerta a producir seres humanos abre la puerta a producir seres humanos

vivos con dos padres y una madrevivos con dos padres y una madre

231

232

BREVE CONSIDERACIÓN

ETICA

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 obtenerlasSin 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

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

MOTIVACIÓN ÉTICA DE LAS

EXPERIENCIAS DE YAMANAKA

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

1 clonaciÓn, cÉlulas madre y reprogramaciÓn celular justo aznar director del instituto de...

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