La terapia con células madre es el uso de células madre para tratar o prevenir una enfermedad o afección. [1] A partir de 2016 [actualizar], la única terapia establecida que utiliza células madre es el trasplante de células madre hematopoyéticas . [2] Esto generalmente toma la forma de un trasplante de médula ósea, pero las células también pueden derivarse de la sangre del cordón umbilical . Se están realizando investigaciones para desarrollar diversas fuentes de células madre, así como para aplicar tratamientos con células madre para enfermedades neurodegenerativas [3] y afecciones como la diabetes y las enfermedades cardíacas .
La terapia con células madre se ha vuelto controvertida tras desarrollos como la capacidad de los científicos para aislar y cultivar células madre embrionarias , crear células madre mediante transferencia nuclear de células somáticas y su uso de técnicas para crear células madre pluripotentes inducidas . Esta controversia suele estar relacionada con la política del aborto y la clonación humana . Además, los esfuerzos para comercializar tratamientos basados en el trasplante de sangre de cordón umbilical almacenada han sido controvertidos.
Usos médicos
Durante más de 30 años, el trasplante de células madre hematopoyéticas (TCMH) se ha utilizado para tratar a personas con afecciones como leucemia y linfoma ; esta es la única forma de terapia con células madre que se practica ampliamente. [4] [5] [6] Durante la quimioterapia , los agentes citotóxicos destruyen la mayoría de las células en crecimiento . Sin embargo, estos agentes no pueden discriminar entre las células leucémicas o neoplásicas y las células madre hematopoyéticas dentro de la médula ósea. Este es el efecto secundario de las estrategias de quimioterapia convencional que el trasplante de células madre intenta revertir; La médula ósea sana de un donante reintroduce células madre funcionales para reemplazar las células perdidas en el cuerpo del huésped durante el tratamiento. Las células trasplantadas también generan una respuesta inmune que ayuda a eliminar las células cancerosas; Sin embargo, este proceso puede ir demasiado lejos y provocar la enfermedad de injerto contra huésped , el efecto secundario más grave de este tratamiento. [7]
Otra terapia con células madre, llamada Prochymal , fue aprobada condicionalmente en Canadá en 2012 para el tratamiento de la enfermedad injerto contra huésped aguda en niños que no responden a los esteroides. [8] Es una terapia madre alogénica basada en células madre mesenquimales (MSC) derivadas de la médula ósea de donantes adultos. Las MSC se purifican a partir de la médula, se cultivan y envasan, con hasta 10.000 dosis derivadas de un solo donante. Las dosis se almacenan congeladas hasta que se necesiten. [9]
La FDA ha aprobado cinco productos de células madre hematopoyéticas derivados de la sangre del cordón umbilical para el tratamiento de enfermedades de la sangre y inmunológicas. [10]
En 2014, la Agencia Europea de Medicamentos recomendó la aprobación de las células madre del limbo para personas con deficiencia grave de células madre del limbo debido a quemaduras en los ojos. [11]
Investigar
Las células madre se están estudiando por varias razones. Las moléculas y los exosomas liberados de las células madre también se están estudiando en un esfuerzo por fabricar medicamentos. [12] Además de las funciones de las células en sí, se ha descubierto que los factores solubles paracrinos producidos por las células madre, conocidos como secretoma de células madre , son otro mecanismo por el cual las terapias basadas en células madre median sus efectos en enfermedades degenerativas , autoinmunes , y enfermedades inflamatorias . [13]
Expansión de células madre
Para su uso en aplicaciones de investigación o tratamiento, se necesitan grandes cantidades de células madre de alta calidad. Por tanto, es necesario desarrollar sistemas de cultivo que produzcan poblaciones puras de células madre específicas de tejido in vitro sin la pérdida de potencial de células madre. Se adoptan dos enfoques principales para este propósito: cultivo celular bidimensional y tridimensional. [14]
El cultivo celular en dos dimensiones se ha realizado de forma rutinaria en miles de laboratorios en todo el mundo durante las últimas cuatro décadas. En plataformas bidimensionales, las células se exponen típicamente a una superficie plana rígida sólida en el lado basal y a un líquido en la superficie apical. Habitar un sustrato rígido bidimensional de este tipo requiere una adaptación espectacular para las células supervivientes porque carecen de la matriz extracelular que es única para cada tipo de célula y que puede alterar el metabolismo celular y reducir su funcionalidad. [14]
Los sistemas de cultivo de células tridimensionales pueden crear un microambiente biomimético para las células madre, que se asemeja a su matriz extracelular tridimensional (MEC) nativa. Los biomateriales avanzados han contribuido significativamente a los sistemas de cultivo de células tridimensionales en las últimas décadas, y se han propuesto biomateriales más únicos y complejos para mejorar la proliferación de células madre y la diferenciación controlada. Entre ellos, los biomateriales nanoestructurados son de particular interés porque tienen la ventaja de una alta relación superficie-volumen e imitan las características físicas y biológicas de la ECM natural a nanoescala. [14]
Aplicaciones
Neurodegeneración
Se han realizado investigaciones sobre los efectos de las células madre en modelos animales de degeneración cerebral , como en la enfermedad de Parkinson , la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Alzheimer . [15] [16] [17] Se han realizado estudios preliminares relacionados con la esclerosis múltiple . [18] [19] [20]
Los cerebros adultos sanos contienen células madre neurales , que se dividen para mantener el número general de células madre o se convierten en células progenitoras . En animales de laboratorio adultos sanos, las células progenitoras migran dentro del cerebro y funcionan principalmente para mantener las poblaciones de neuronas para el olfato (el sentido del olfato). Se ha informado que la activación farmacológica de las células madre neurales endógenas induce la neuroprotección y la recuperación del comportamiento en modelos de rata adulta de trastorno neurológico. [21] [22] [23]
Lesión del cerebro y la médula espinal
El accidente cerebrovascular y la lesión cerebral traumática conducen a la muerte celular , caracterizada por la pérdida de neuronas y oligodendrocitos dentro del cerebro. Se han realizado estudios clínicos y en animales sobre el uso de células madre en casos de lesión de la médula espinal . [24] [25] [26] [20]
Síndrome de fragilidad
Un estudio a pequeña escala en personas de 60 años o más con fragilidad por envejecimiento mostró que, después del tratamiento intravenoso con MSC de donantes jóvenes sanos, mostró mejoras significativas en las medidas de rendimiento físico. [27]
Corazón
Las células madre se estudian en personas con enfermedades cardíacas graves . [28] El trabajo de Bodo-Eckehard Strauer [29] fue desacreditado al identificar cientos de contradicciones fácticas. [30] Entre varios ensayos clínicos que informaron que la terapia con células madre adultas es segura y eficaz, solo unos pocos estudios han informado pruebas reales de beneficios. [31] Algunos ensayos clínicos preliminares lograron solo mejoras modestas en la función cardíaca luego del uso de la terapia con células madre de la médula ósea . [32] [33]
La terapia con células madre para el tratamiento del infarto de miocardio suele utilizar células madre autólogas de la médula ósea, pero se pueden utilizar otros tipos de células madre adultas, como las células madre derivadas de tejido adiposo. [34]
Los posibles mecanismos de recuperación incluyen: [15]
- Generación de células del músculo cardíaco.
- Estimular el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos para repoblar el tejido cardíaco dañado.
- Secreción de factores de crecimiento.
Criticas
En 2013, se encontró que los estudios de células madre autólogas de la médula ósea sobre la función ventricular contenían "cientos" de discrepancias. [35] Los críticos informan que de 48 informes, sólo parecían utilizarse cinco ensayos subyacentes, y que en muchos casos, ya fuera aleatorio o simplemente observacional aceptor-versus-rechazador, era contradictorio entre los informes del mismo ensayo. Un par de informes de características iniciales y resultados finales idénticos se presentó en dos publicaciones como, respectivamente, un ensayo aleatorizado de 578 pacientes y un estudio observacional de 391 sujetos. Otros informes requerían (imposibles) desviaciones estándar negativas en subconjuntos de personas, o contenían sujetos fraccionarios, clases negativas de la NYHA. En general, se informó que muchas más personas recibieron células madre en los ensayos, que la cantidad de células madre procesadas en el laboratorio del hospital durante ese tiempo. Una investigación universitaria, cerrada en 2012 sin informes, se reabrió en julio de 2013 [36].
En 2014, un metanálisis sobre la terapia con células madre utilizando células madre de la médula ósea para la enfermedad cardíaca reveló discrepancias en los informes de ensayos clínicos publicados, por lo que los estudios con un mayor número de discrepancias mostraron un aumento en el tamaño del efecto. [37] Otro metanálisis basado en los datos intraindividuales de 12 ensayos aleatorizados no pudo encontrar ningún beneficio significativo de la terapia con células madre en los puntos finales primarios, como eventos adversos importantes o aumento en las medidas de la función cardíaca, y concluyó que no hubo beneficio . [38]
El ensayo TIME, que utilizó un diseño de ensayo aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo, concluyó que "la administración de células mononucleares de médula ósea no mejoró la recuperación de la función del VI durante 2 años" en personas que sufrieron un infarto de miocardio. [39] En consecuencia, el ensayo BOOST-2 realizado en 10 centros médicos en Alemania y Noruega informó que el resultado del ensayo "no respalda el uso de BMC nucleadas en pacientes con STEMI y FEVI moderadamente reducida". [40] Además, el ensayo tampoco cumplió con otros criterios de valoración secundarios de la resonancia magnética, [41] lo que lleva a la conclusión de que la terapia con células madre de médula ósea intracoronaria no ofrece un beneficio funcional o clínico. [42]
Formación de células sanguíneas
La especificidad del repertorio de células inmunitarias humanas es lo que permite al cuerpo humano defenderse de los antígenos que se adaptan rápidamente. Sin embargo, el sistema inmunológico es vulnerable a la degradación debido a la patogénesis de la enfermedad y, debido al papel fundamental que desempeña en la defensa general, su degradación suele ser fatal para el organismo en su conjunto. Las enfermedades de las células hematopoyéticas se diagnostican y clasifican mediante una subespecialidad de patología conocida como hematopatología . La especificidad de las células inmunes es lo que permite el reconocimiento de antígenos extraños, lo que provoca mayores desafíos en el tratamiento de enfermedades inmunes. Se deben hacer coincidencias idénticas entre el donante y el receptor para que los tratamientos de trasplante tengan éxito, pero las coincidencias son poco comunes, incluso entre parientes de primer grado. La investigación que utiliza tanto células madre adultas hematopoyéticas como células madre embrionarias ha proporcionado información sobre los posibles mecanismos y métodos de tratamiento para muchas de estas dolencias. [43]
Completamente maduro humanos células rojas de la sangre se pueden generar ex vivo por células madre hematopoyéticas (HSC), que son precursores de las células rojas de la sangre. En este proceso, las células madre hematopoyéticas se cultivan junto con las células del estroma , creando un entorno que imita las condiciones de la médula ósea, el sitio natural del crecimiento de los glóbulos rojos. Se agrega eritropoyetina , un factor de crecimiento , lo que induce a las células madre a completar la diferenciación terminal en glóbulos rojos. [44] La investigación adicional de esta técnica debería tener beneficios potenciales para la terapia génica, la transfusión de sangre y la medicina tópica.
Dientes que vuelven a crecer
En 2004, los científicos del King's College de Londres descubrieron una forma de cultivar un diente completo en ratones [45] y pudieron cultivar dientes de bioingeniería de forma independiente en el laboratorio. Los investigadores confían en que la tecnología de regeneración de dientes se puede utilizar para hacer crecer dientes vivos en las personas.
En teoría, las células madre extraídas del paciente podrían ser persuadidas en el laboratorio para que se conviertan en un brote de diente que, cuando se implanta en las encías, dará lugar a un nuevo diente, y se esperaría que creciera en un período de más de tres semanas. [46] Se fusionará con la mandíbula y liberará sustancias químicas que animan a los nervios y vasos sanguíneos a conectarse con ella. El proceso es similar a lo que sucede cuando a los humanos les salen sus dientes adultos originales. Sin embargo, quedan muchos desafíos antes de que las células madre puedan ser una opción para el reemplazo de dientes perdidos en el futuro. [47] [48]
Regeneración de células ciliadas cocleares
Heller ha informado sobre el éxito en el crecimiento de células ciliadas de la cóclea con el uso de células madre embrionarias . [49]
En una revisión de 2019 que analizó la regeneración auditiva y la medicina regenerativa, los progenitores óticos derivados de células madre tienen el potencial de mejorar en gran medida la audición. [50]
Ceguera y discapacidad visual.
Desde 2003, los investigadores han trasplantado con éxito células madre de la córnea en ojos dañados para restaurar la visión. "Las láminas de células de la retina utilizadas por el equipo se obtienen de fetos abortados, lo que algunas personas encuentran objetable". Cuando estas hojas se trasplantan sobre la córnea dañada , las células madre estimulan una reparación renovada y, finalmente, restauran la visión. [51] El último desarrollo de este tipo fue en junio de 2005, cuando los investigadores del Hospital Queen Victoria de Sussex , Inglaterra, pudieron restaurar la vista de cuarenta personas utilizando la misma técnica. El grupo, dirigido por Sheraz Daya , pudo utilizar con éxito células madre adultas obtenidas del paciente, un familiar o incluso un cadáver . Están en curso más rondas de ensayos. [52]
Células beta pancreáticas
Las personas con diabetes tipo 1 pierden la función de la insulina -producir células beta en el páncreas. [53] En experimentos recientes, los científicos han logrado convencer a las células madre embrionarias para que se conviertan en células beta en el laboratorio. En teoría, si la célula beta se trasplanta con éxito, podrá reemplazar las que funcionan mal en un paciente diabético. [54]
Ortopedía
El uso de células madre mesenquimales (MSC) derivadas de células madre adultas se encuentra bajo investigación preliminar para posibles aplicaciones ortopédicas en trauma óseo y muscular, reparación de cartílago , osteoartritis , cirugía de disco intervertebral , cirugía del manguito rotador y trastornos musculoesqueléticos , entre otros. [55] Otras áreas de la investigación ortopédica para usos de las CMM incluyen la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa . [55]
Cicatrización de la herida
Las células madre también se pueden utilizar para estimular el crecimiento de tejidos humanos. En un adulto, el tejido herido se reemplaza con mayor frecuencia por tejido cicatricial , que se caracteriza en la piel por una estructura de colágeno desorganizada, pérdida de folículos pilosos y estructura vascular irregular. Sin embargo, en el caso de tejido fetal herido, el tejido herido se reemplaza por tejido normal mediante la actividad de las células madre. [56] Un posible método para la regeneración de tejidos en adultos es colocar "semillas" de células madre adultas dentro de un "suelo" de lecho tisular en el lecho de una herida y permitir que las células madre estimulen la diferenciación en las células del lecho tisular. Este método provoca una respuesta regenerativa más similar a la cicatrización de heridas fetales que a la formación de tejido cicatricial en adultos. [56] Los investigadores todavía están investigando diferentes aspectos del tejido del "suelo" que conducen a la regeneración. [56] Debido a la capacidad de curación general de las células madre, han ganado interés para el tratamiento de heridas cutáneas, como en el cáncer de piel . [57]
Esterilidad
El cultivo de células madre embrionarias humanas en fibroblastos de ovario porcino (POF) mitóticamente inactivados provoca la diferenciación en células germinales (células precursoras de ovocitos y espermatozoides), como lo demuestra el análisis de expresión génica . [58]
Se ha estimulado a las células madre embrionarias humanas para que formen células similares a los espermatozoides , pero todavía están ligeramente dañadas o mal formadas. [59] Potencialmente podría tratar la azoospermia .
En 2012, se aislaron células madre oogoniales de ovarios humanos y de ratones adultos y se demostró que son capaces de formar ovocitos maduros. [60] Estas células tienen el potencial de tratar la infertilidad.
VIH / SIDA
La destrucción del sistema inmunológico por el VIH se debe a la pérdida de células T CD4 + en la sangre periférica y los tejidos linfoides. La entrada viral en las células CD4 + está mediada por la interacción con un receptor de quimiocina celular, los más comunes de los cuales son CCR5 y CXCR4 . Debido a que la replicación viral posterior requiere procesos de expresión génica celular, las células CD4 + activadas son los principales objetivos de la infección por VIH productiva. [61] Recientemente, los científicos han estado investigando un enfoque alternativo para tratar el VIH-1 / SIDA, basado en la creación de un sistema inmunológico resistente a las enfermedades mediante el trasplante de células madre y progenitoras hematopoyéticas autólogas modificadas genéticamente (resistentes al VIH-1). (GM-HSPC). [62]
Ensayos clínicos
Modelos de tratamiento regenerativo
Se cree que las células madre median la reparación a través de cinco mecanismos principales: 1) proporcionando un efecto antiinflamatorio, 2) dirigiéndose a los tejidos dañados y reclutando otras células, como las células progenitoras endoteliales , que son necesarias para el crecimiento de los tejidos, 3) apoyando la remodelación tisular sobre la formación de cicatrices, 4) inhibir la apoptosis y 5) diferenciar en tejido óseo, cartilaginoso, tendinoso y ligamentario. [63] [64]
Para enriquecer aún más el suministro de sangre a las áreas dañadas y, en consecuencia, promover la regeneración de tejidos, se podría usar plasma rico en plaquetas junto con el trasplante de células madre. [65] [66] La eficacia de algunas poblaciones de células madre también puede verse afectada por el método de administración; por ejemplo, para regenerar el hueso, las células madre a menudo se introducen en un andamio donde producen los minerales necesarios para la generación de hueso funcional. [65] [66] [67] [68]
También se ha demostrado que las células madre tienen una inmunogenicidad baja debido al número relativamente bajo de moléculas de MHC que se encuentran en su superficie. Además, se ha descubierto que secretan quimiocinas que alteran la respuesta inmunitaria y promueven la tolerancia del tejido nuevo. Esto permite realizar tratamientos alogénicos sin un alto riesgo de rechazo. [69]
Descubrimiento de fármacos e investigación biomédica
La capacidad de desarrollar tejidos adultos funcionales indefinidamente en cultivo a través de la diferenciación dirigida crea nuevas oportunidades para la investigación de fármacos. Los investigadores pueden hacer crecer líneas celulares diferenciadas y luego probar nuevos medicamentos en cada tipo de célula para examinar posibles interacciones in vitro antes de realizar estudios in vivo . Esto es fundamental en el desarrollo de medicamentos para su uso en la investigación veterinaria debido a las posibilidades de interacciones específicas de las especies. La esperanza es que tener estas líneas celulares disponibles para uso en investigación reducirá la necesidad de utilizar animales de investigación porque los efectos sobre el tejido humano in vitro proporcionarán información que normalmente no se conocía antes de la fase de experimentación con animales. [70]
- Con el advenimiento de las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), se están explorando y creando tratamientos para el uso en animales de baja producción en peligro de extinción. En lugar de tener que recolectar embriones o huevos, que son limitados, los investigadores pueden eliminar las células madre mesenquimales con mayor facilidad y reducir en gran medida el peligro para el animal debido a técnicas no invasivas. Esto permite que los óvulos limitados se utilicen solo con fines reproductivos. [70]
Conservación
Se están explorando células madre para su uso en esfuerzos de conservación. Se recolectaron células madre espermatogoniales de una rata y se colocaron en un hospedador de ratón y se produjeron espermatozoides completamente maduros con la capacidad de producir descendencia viable. Actualmente se está investigando para encontrar huéspedes adecuados para la introducción de células madre espermatogoniales de donantes. Si esto se convierte en una opción viable para los conservacionistas, se pueden producir espermatozoides a partir de individuos de alta calidad genética que mueren antes de alcanzar la madurez sexual, preservando una línea que de otro modo se perdería. [71]
Fuentes de células madre
La mayoría de las células madre destinadas a la terapia regenerativa generalmente se aíslan de la médula ósea del paciente o del tejido adiposo . [66] [68] Las células madre mesenquimales pueden diferenciarse en las células que forman los huesos, cartílagos, tendones y ligamentos, así como tejidos musculares, neurales y otros tejidos progenitores. Han sido el principal tipo de células madre estudiadas en el tratamiento de enfermedades que afectan a estos tejidos. [72] [73] La cantidad de células madre trasplantadas a tejido dañado puede alterar la eficacia del tratamiento. En consecuencia, las células madre derivadas de aspirados de médula ósea, por ejemplo, se cultivan en laboratorios especializados para su expansión a millones de células. [66] [68] Aunque el tejido derivado de tejido adiposo también requiere procesamiento antes de su uso, la metodología de cultivo de las células madre derivadas de tejido adiposo no es tan amplia como la de las células derivadas de la médula ósea. [74] Si bien se cree que las células madre derivadas de la médula ósea se prefieren para la reparación de huesos, cartílagos, ligamentos y tendones, otros creen que las técnicas de recolección menos desafiantes y el microambiente multicelular ya están presentes en las células madre derivadas de tejido adiposo las fracciones hacen de este último la fuente preferida para el autotrasplante. [sesenta y cinco]
Se están investigando nuevas fuentes de células madre mesenquimales, incluidas las células madre presentes en la piel y la dermis que son de interés debido a la facilidad con la que se pueden recolectar con un riesgo mínimo para el animal. [75] También se ha descubierto que las células madre hematopoyéticas viajan en el torrente sanguíneo y poseen la misma capacidad de diferenciación que otras células madre mesenquimales, nuevamente con una técnica de recolección muy no invasiva. [76]
Ha habido un interés más reciente en el uso de células madre mesenquimales embrionarias extra. Se están realizando investigaciones para examinar las capacidades diferenciadoras de las células madre que se encuentran en el cordón umbilical, el saco vitelino y la placenta de diferentes animales. Se cree que estas células madre tienen más capacidad de diferenciación que sus contrapartes adultas, incluida la capacidad de formar más fácilmente tejidos de origen endodérmico y ectodérmico. [69]
Líneas de células madre embrionarias
Existe una controversia generalizada sobre el uso de células madre embrionarias humanas . Esta controversia se centra principalmente en las técnicas utilizadas para derivar nuevas líneas de células madre embrionarias , lo que a menudo requiere la destrucción del blastocisto . La oposición al uso de células madre embrionarias humanas en la investigación a menudo se basa en objeciones filosóficas, morales o religiosas. [77] Hay otra investigación con células madre que no implica la destrucción de un embrión humano, y dicha investigación incluye células madre adultas, células madre amnióticas y células madre pluripotentes inducidas.
El 23 de enero de 2009, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU . Dio autorización a Geron Corporation para el inicio del primer ensayo clínico de una terapia basada en células madre embrionarias en humanos. El ensayo tuvo como objetivo evaluar el fármaco GRNOPC1, células progenitoras de oligodendrocitos derivadas de células madre embrionarias , en personas con lesión aguda de la médula espinal . El ensayo se interrumpió en noviembre de 2011 para que la empresa pudiera centrarse en terapias en el "entorno actual de escasez de capital y condiciones económicas inciertas". [78] En 2013 la biotecnología y la medicina regenerativa empresa BioTime ( AMEX : BTX ) adquirió los activos de células madre de Geron en una transacción de acciones, con el objetivo de reanudar el ensayo clínico. [79]
Células estromales mesenquimales (MSC)
Los científicos han informado que las MSC cuando se transfunden inmediatamente dentro de las pocas horas posteriores a la descongelación pueden mostrar una función reducida o una menor eficacia en el tratamiento de enfermedades en comparación con las MSC que están en fase logarítmica de crecimiento celular (frescas), por lo que las MSC criopreservadas deben volver a ser log fase de crecimiento celular en cultivo in vitro antes de la administración. El re-cultivo de MSC ayudará a recuperarse del impacto que reciben las células durante la congelación y descongelación. Varios ensayos clínicos de MSC que utilizaron productos crioconservados inmediatamente después de la descongelación han fracasado en comparación con los ensayos clínicos que utilizaron MSC frescas. [80]
Medicina Veterinaria
Se han realizado investigaciones en caballos, perros y gatos que pueden beneficiar el desarrollo de tratamientos con células madre en medicina veterinaria y pueden abordar una amplia gama de lesiones y enfermedades como infarto de miocardio , accidente cerebrovascular, daño de tendones y ligamentos , osteoartritis , osteocondrosis y distrofia muscular. tanto en animales grandes, como en humanos. [81] [82] [83] [84] Si bien la investigación de terapias basadas en células generalmente refleja las necesidades médicas humanas, el alto grado de frecuencia y gravedad de ciertas lesiones en caballos de carreras ha colocado a la medicina veterinaria a la vanguardia de este nuevo enfoque regenerativo. [85] Los animales de compañía pueden servir como modelos clínicamente relevantes que se asemejan mucho a la enfermedad humana. [86] [87]
Fuentes de células madre
Las aplicaciones veterinarias de la terapia con células madre como medio de regeneración de tejidos han sido moldeadas en gran medida por investigaciones que comenzaron con el uso de células madre mesenquimales derivadas de adultos para tratar animales con lesiones o defectos que afectan huesos, cartílagos, ligamentos y / o tendones. [88] [72] [89] Hay dos categorías principales de células madre utilizadas para los tratamientos: células madre alogénicas derivadas de un donante genéticamente diferente dentro de la misma especie [68] [90] y células madre mesenquimales autólogas , derivadas del paciente antes de su uso en varios tratamientos. [65] Una tercera categoría, las células madre xenogénicas , o células madre derivadas de diferentes especies, se utilizan principalmente con fines de investigación, especialmente para tratamientos humanos. [70]
Reparación ósea
El hueso tiene un proceso de curación natural único y bien documentado que normalmente es suficiente para reparar fracturas y otras lesiones comunes. Las roturas desalineadas debido a un traumatismo severo, así como los tratamientos como las resecciones de tumores de cáncer de hueso, son propensos a una curación inadecuada si se dejan solo al proceso natural. Los andamios compuestos de componentes naturales y artificiales se siembran con células madre mesenquimales y se colocan en el defecto. Dentro de las cuatro semanas posteriores a la colocación del andamio, el hueso recién formado comienza a integrarse con el hueso viejo y dentro de las 32 semanas, se logra la unión completa. [91] Se necesitan más estudios para caracterizar completamente el uso de terapias basadas en células para el tratamiento de fracturas óseas.
Las células madre se han utilizado para tratar enfermedades óseas degenerativas. El tratamiento normalmente recomendado para los perros que tienen la enfermedad de Legg-Calve-Perthes es extirpar la cabeza del fémur después de que la degeneración haya progresado. Recientemente, se han inyectado células madre mesenquimales directamente en la cabeza del fémur, con éxito no solo en la regeneración ósea, sino también en la reducción del dolor. [91]
Reparación de ligamentos y tendones
Los tratamientos basados en células madre autólogas para lesiones de ligamentos , lesiones de tendones , osteoartritis , osteocondrosis y quistes óseos subcondrales han estado disponibles comercialmente para veterinarios en ejercicio para tratar caballos desde 2003 en los Estados Unidos y desde 2006 en el Reino Unido. Los tratamientos basados en células madre autólogas para lesiones de tendones, lesiones de ligamentos y osteoartritis en perros han estado disponibles para veterinarios en los Estados Unidos desde 2005. Más de 3000 caballos y perros de propiedad privada han sido tratados con células madre autólogas derivadas de tejido adiposo. La eficacia de estos tratamientos se ha demostrado en ensayos clínicos doble ciego para perros con osteoartritis de cadera y codo y caballos con daño tendinoso. [92] [93]
Los caballos de carreras son especialmente propensos a sufrir lesiones de tendones y ligamentos. Las terapias convencionales son muy infructuosas para devolver al caballo a su pleno potencial de funcionamiento. La curación natural, guiada por los tratamientos convencionales, conduce a la formación de tejido cicatricial fibroso que reduce la flexibilidad y el movimiento completo de las articulaciones. Los tratamientos tradicionales impidieron que una gran cantidad de caballos volvieran a la actividad completa y también tienen una alta incidencia de nuevas lesiones debido a la naturaleza rígida del tendón cicatrizado. La introducción de células madre derivadas de la médula ósea y del tejido adiposo, junto con un estímulo mecánico natural, promovió la regeneración del tejido tendinoso. El movimiento natural promovió la alineación de las nuevas fibras y tendocitos con la alineación natural que se encuentra en los tendones no lesionados. El tratamiento con células madre no solo permitió que más caballos volvieran al servicio completo y también redujo en gran medida la tasa de nuevas lesiones durante un período de tres años. [69]
El uso de células madre embrionarias también se ha aplicado a la reparación de tendones. Se demostró que las células madre embrionarias tienen una mejor tasa de supervivencia en el tendón, así como una mejor capacidad de migración para llegar a todas las áreas del tendón dañado. La calidad general de la reparación también fue mayor, con una mejor arquitectura del tendón y formación de colágeno. Tampoco se observó formación de tumores durante el período experimental de tres meses. Es necesario realizar estudios a largo plazo para examinar la eficacia a largo plazo y los riesgos asociados con el uso de células madre embrionarias. [69] Se han encontrado resultados similares en animales pequeños. [69]
Reparación de juntas
La osteoartritis es la principal causa de dolor articular tanto en animales como en humanos. Los caballos y los perros son los más afectados por la artritis. La regeneración natural del cartílago es muy limitada. Todavía se están investigando diferentes tipos de células madre mesenquimales y otros aditivos para encontrar el mejor tipo de célula y método para el tratamiento a largo plazo. [69]
Las células mesenquimales derivadas de tejido adiposo son actualmente las más utilizadas para el tratamiento con células madre de la osteoartritis debido a la recolección no invasiva. Se trata de una técnica no invasiva desarrollada recientemente para facilitar su uso clínico. Los perros que recibieron este tratamiento mostraron una mayor flexibilidad en sus articulaciones y menos dolor. [94]
Reparaciones musculares
Las células madre se han utilizado con éxito para mejorar la cicatrización en el corazón después de un infarto de miocardio en perros. Las células madre derivadas de la médula ósea y el tejido adiposo se extrajeron y se indujeron al destino de una célula cardíaca antes de inyectarse en el corazón. Se descubrió que el corazón había mejorado la contractilidad y una reducción en el área dañada cuatro semanas después de que se aplicaron las células madre. [95]
Se está llevando a cabo una prueba diferente para un parche hecho de una sustancia porosa sobre la que se "siembran" las células madre para inducir la regeneración tisular en los defectos cardíacos. El tejido se regeneró y el parche se incorporó bien al tejido cardíaco. Se cree que esto se debe, en parte, a una mejor angiogénesis y reducción de la inflamación. Aunque los cardiomiocitos se produjeron a partir de las células madre mesenquimales, no parecían contráctiles. Otros tratamientos que indujeron un destino cardíaco en las células antes del trasplante tuvieron mayor éxito en la creación de tejido cardíaco contráctil. [96]
Investigaciones recientes, como el proyecto europeo de investigación nTRACK , tienen como objetivo demostrar que las nanopartículas multimodales pueden rastrear estructural y funcionalmente las células madre en la terapia de regeneración muscular. La idea es etiquetar las células madre con nanopartículas de oro que se caractericen completamente por su absorción, funcionalidad y seguridad. Las células madre marcadas se inyectarán en un músculo lesionado y se rastrearán mediante sistemas de imágenes. [97] Sin embargo, el sistema aún debe demostrarse a escala de laboratorio.
Reparaciones del sistema nervioso
Las lesiones de la médula espinal son uno de los traumas más comunes que se llevan a los hospitales veterinarios. [91] Las lesiones de la columna se producen de dos maneras después del trauma: el daño mecánico primario y en procesos secundarios, como la inflamación y la formación de cicatrices, en los días posteriores al trauma. Estas células involucradas en la respuesta al daño secundario secretan factores que promueven la formación de cicatrices e inhiben la regeneración celular. Las células madre mesenquimales que se inducen al destino de una célula neural se cargan en un andamio poroso y luego se implantan en el sitio de la lesión. Las células y el andamio secretan factores que contrarrestan los secretados por las células formadoras de cicatrices y promueven la regeneración neural. Ocho semanas después, los perros tratados con células madre mostraron una inmensa mejoría con respecto a los tratados con terapias convencionales. Los perros tratados con células madre pudieron soportar ocasionalmente su propio peso, lo que no se ha visto en perros sometidos a terapias convencionales. [98] [99] [100]
En un estudio para evaluar el tratamiento de la EM inducida experimentalmente en perros utilizando células madre derivadas de tejido adiposo no expandido activadas con láser. Los resultados mostraron una mejoría de los signos clínicos con el tiempo confirmada por la resolución de las lesiones previas en la resonancia magnética. La migración positiva de las células inyectadas al sitio de la lesión, el aumento de remielinización detectado por las proteínas básicas de mielina, la diferenciación positiva en oligodendrocitos positivos para Olig2, evitó la formación de cicatrices gliales y restauró la arquitectura axonal. [20]
Los tratamientos también se encuentran en ensayos clínicos para reparar y regenerar los nervios periféricos. Es más probable que se dañen los nervios periféricos, pero los efectos del daño no son tan generalizados como se ven en las lesiones de la médula espinal. Actualmente se encuentran en ensayos clínicos tratamientos para reparar nervios cortados, con éxito temprano. Células madre inducidas a un destino neuronal inyectadas en un nervio amputado. En cuatro semanas, se observó la regeneración de células madre previamente dañadas y haces de nervios completamente formados. [75]
Las células madre también se encuentran en fase clínica para su tratamiento en oftalmología. Las células madre hematopoyéticas se han utilizado para tratar úlceras corneales de diferente origen de varios caballos. Estas úlceras eran resistentes a los tratamientos convencionales disponibles, pero rápidamente respondieron positivamente al tratamiento con células madre. Las células madre también pudieron restaurar la vista en un ojo de un caballo con desprendimiento de retina, lo que le permitió volver a sus actividades diarias. [76]
sociedad y Cultura
Marketing y costos
A fines de la década de 1990 y principios de la de 2000, hubo una ola inicial de empresas y clínicas que ofrecían terapia con células madre, sin fundamentar las declaraciones de propiedades saludables ni contar con la aprobación regulatoria. [101] En 2012, había surgido una segunda ola de empresas y clínicas, generalmente ubicadas en países en desarrollo donde la medicina está menos regulada y que ofrecen terapias con células madre en un modelo de turismo médico . [102] [103] Al igual que las empresas y clínicas de la primera ola, hicieron afirmaciones similares, sólidas, pero sin fundamento, principalmente de clínicas en los Estados Unidos, México, Tailandia, India y Sudáfrica . [102] [103] Para 2016, la investigación indicó que había más de 550 clínicas de células madre solo en los EE. UU. Que vendían terapias generalmente no probadas para una amplia gama de afecciones médicas en casi todos los estados del país, [104] alterando la dinámica de turismo de células madre . En 2018, la FDA envió una carta de advertencia a StemGenex Biologic Laboratories en San Diego, que comercializaba un servicio en el que tomaba la grasa corporal de las personas, la procesaba en mezclas que, según decía, contenían varias formas de células madre y se las volvía a administrar a la persona. por inhalación, por vía intravenosa o por infusión en la médula espinal; la compañía dijo que el tratamiento fue útil para muchas afecciones crónicas y potencialmente mortales. [105]
Los costos de las terapias con células madre varían ampliamente según la clínica, la afección y el tipo de célula, pero por lo general oscilan entre $ 10,000 y $ 20,000. [106] El seguro no cubre las inyecciones de células madre en las clínicas, por lo que los pacientes suelen recurrir a la recaudación de fondos en línea. [107] En 2018, la Comisión Federal de Comercio de EE. UU. Encontró que centros de salud y un médico individual hicieron afirmaciones infundadas de terapias con células madre y reembolsos forzosos de unos 500.000 dólares. [108] La FDA presentó una demanda contra dos empresas de clínicas de células madre casi al mismo tiempo, buscando medidas cautelares permanentes contra su comercialización y uso de productos de células madre adiposas no aprobados. [109]
Aunque según los NIH no se han aprobado tratamientos con células madre para COVID-19 y la agencia no recomienda el uso de MSC para la enfermedad, [110] algunas clínicas de células madre comenzaron a comercializar células madre y exosomas no probados y no aprobados por la FDA. para COVID-19 en 2020. [111] La FDA tomó medidas rápidas enviando cartas a las empresas en cuestión. [112] [113] La FTC también advirtió a una empresa de células madre sobre la comercialización relacionada con COVID-19. [114] [115]
Ver también
- Autotrasplante de células madre
- Red de investigación de terapia celular cardiovascular (CCTRN)
- Implante de tejido fetal
- Célula madre pluripotente inducida
- Células madre inducidas
- Chip de células madre
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enlaces externos
- EuroStemCell: tipos de células madre y sus usos