Sistemas de liberación y anclaje celular

Carlos de Pablos Martínez Marta Casarrubios García

Raúl Cazorla Luna Jorge Gómez-Carpintero Jiménez

María de Frutos del Pozo

Objetivos

• Investigar sobre la existencia de sistemas de transporte y liberación celular

• Conocer las técnicas y materiales que se están empleando en la actualidad

• Conocer las principales aplicaciones en desarrollo

• Descubrir las potenciales aplicaciones de estas técnicas en el futuro

Introducción

• Existen sistemas de liberación bien estudiados para fármacos, proteínas y péptidos, ácidos nucleicos y nucleótidos, pero… ¿Para células?

Introducción

• Liberación celular: conjunto de métodos que tienen dos objetivos: • Liberar las células en el tejido u órgano

diana • Asegurar la implantación y viabilidad de

estas células

Introducción

• Se aplica para el transporte de un amplia variedad de células en diferentes estadíos de diferenciación y de origen embrionario o adulto

• La mayoría de las células trasplantadas se enfrentan a un ambiente hostil y muchas de ellas mueren poco después de ser implantadas

Introducción

• Causas de inviabilidad: • Isquemia (falta de vascularización) • Anoikis (muerte programa por ausencia de

sitios de anclaje) • Respuesta inmunitaria del hospedador • Baja densidad celular

Introducción

• Requisitos de un vehículo celular ideal: • Asegura el anclaje (y evita anoikis) • Protege de la respuesta inmune • Mantiene la densidad celular • Biodegradable y no inmunogénico • Estable a pH y temperaturas fisiológicos y de

almacenamiento • Versátil (control de la diferenciación celular)

Introducción

• Matrices empleadas: fibrina, colágeno, alginato, derivados de HA, PEGDA, péptidos sintéticos…

• Aplicaciones: reparación de retina, miocardio, tejido nervioso (Parkinson y ACV), hueso, transporte de antiinflamatorios en células inmunes…

Encapsulación celular. Nuevos avances ’04 - Oct’14 UPV. La encapsulación celular como alternativa terapéutica. Andamiaje para mejorar la funcionalidad de células encapsuladas y reducir la respuesta inflamatoria. Se basa en rodear las células administradas con una membrana biocompatible, que evite el rechazo de

las mismas por el sistema inmunológico del paciente receptor. La inmovilización de las mismas, se realiza con el fin de a) Sustituir tejidos dañados. b) Desarrollo de un sistema farmacéutico que permita la liberación de forma continua y controlada de

un producto terapéutico. Con ello conseguimos: 1. Disminuir la respuesta inflamatoria provocada por el rechazo a las células de esta manera, al

estar rodeadas de una cubierta protectora, se impide el reconocimiento por las células T del hospedador, lo que desencadenaría una RI y rechazo del injerto.

2. Incrementar la viabilidad y funcionalidad de las células transplantadas. 3. Inmovilización de las células genéticamente manipuladas, de manera que se consiga que éstas

lleven a cabo una liberación óptima de su producto (factores neurotróficos en enfermedad de Alzheimer o insulina en el caso de las células de los islotes de Langerhams en la Diabetes).

Materiales en investigación.

a) Alginato. Polímero natural, biocompatible y atóxico. b) Poli-L-lisina.

Características de la membrana. - Permitir entrada de nutrientes y oxígeno para el mantenimiento

de la función celular. - Permitir salida del producto terapéutico de interés que la célula

sintetice. - Impedir en reconocimiento de los antígenos de superficie de las

células encapsuladas, disminuyendo el poder citotóxico del SI.

Fijación celular en Scaffolds

1. Materiales • Cerámicos: Hidroxiapatita y otros fosfatos de calico • Poliméricas: PGA y PLA • Compuestos

2. Métodos fisicoquímicos en la construcción de los andamios • Electrohilado • Deposición fundida • Tcnica combinada

Andamiaje biocompatible y biodegradable para la introducción de células en terapéutica Se fundamenta en introducer estructuras cerámicas o poliméricas que sustituyan una estructura corporal a corto plazo e induzcan la regeneración a largo plazo. En studio para implantes en hueso; Sistemas con una estructura definida para mantener unas propiedades similares a las del hueso de destino; Scaffolds. Caracterización a nivel de meso, micro y nanoescala.

Poliglicólico

3. Introducción de células en el Scaffold: • Esterilización del Scaffold • Siembra de células que permiten la regeneración (para hueso,

osteoblastos) • Cultivo 4. Caracterización • Estudios sobre el Scaffold • Estudios in-vitro (viabilidad celular y cortes histológicos) • Estudios in-vivo

5. Ventajas del proceso: 1. Permite actuar como sustituto del tejido a tiempos iniciales 2. La degradación del polímero lleva a la proliferación de las células

introducidas que regeneran el tejido dañado 3. Al ser polímeros biodegradables y biocompatibles, no producen

reacciones por parte del organismo

Liberación celular para degeneración de retina

• La degeneración retinar conlleva muerte de células que suele desembocar en enfermedades tales como degeneración macular asociada a la edad (muerte de fotorreceptores) o glaucoma (muerte de células ganglionares)

• Un método para solucionar este problema es el transplante de células precursoras retinares (RPC).

PROBLEMA

• Falta de supervivencia celular • Dificultades en la retención de las células

Liberación celular para degeneración de retina

• Posible solución: Usar scaffolds • Scaffold: Estructuras fabricadas a partir

de polímeros, capaces de conseguir liberación celular y asegurar la supervivencia e integración celular.

• Estos scaffolds deben implantarse en el espacio subretinar Necesidad de que sean biodegradables. Para ello usamos polímeros biodegradables como la policaprolactona (PCL) o ácido poliláctico (PLA).

• Hay, en esencia tres tipos de scaffolds para el transplante de RPCs: Scaffolds cilíndricos, scaffolds fibrosos y por último scaffolds de Hidrogel.

Liberación celular para degeneración de retina

• Scaffolds cilíndricos: diseñados con el objetivo de orientar el crecimiento celular y además proporcionar protección a las células. Problema: los scaffolds no son capaces

por si mismos de inducir diferenciación de las RPCs hacia un solo tipo de fotorreceptor.

• Scaffolds fibrosos: proporcionan una alta superficie para la fijación celular. Además tienen una red de poros interconectados que facilita el transporte de nutrientes.

– Problema: Al igual que en los cilíndricos poseen una escasa capacidad para inducir diferenciación celular.

• Scaffolds de hidrogel: Poseen interesantes características mecánicas tales como la posibilidad de modificar la rigidez.

– Problemas: Dificultades de implantación, no hay ensayos para verificar la diferenciación de las RPCs

Conclusiones

• Método versátil – Regeneración del miocardio – Regeneración ósea – Regeneración retinar

• ↓ la respuesta inmune • ↑ viabilidad celular • Aseguramos la implantación

Polímero biocompatible

Problemas

• Falta de investigación

• Necesidad de implantación quirúrgica

• Falta de especialización celular

• Posibles rechazos

• Problemas de liberación

¡Gracias por su atención!

¡Investiguemos!

Posible tratamiento de enfermedades degenerativas que causan la incapacidad de gran parte de la población.

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