Experimental Regenerative Medicine Therapies for Heart Diseases

21 07 2014

Stem Cell Expert Explains How Experimental Regenerative Medicine Therapies Can Regrow Damaged Heart Muscle.

 

Stem cell therapy for cardiovascular disease isn’t a medical pipe dream – it’s a reality today, although patients need to better understand the complex science behind these experimental treatments, according to the chief of Cardiology for the Cedars-Sinai Heart Institute.

In a 17-minute TEDxGrandForks talk now available on YouTube.com, Timothy D. Henry, MD, known for his innovative work in developing stem cell treatments for advanced heart disease patients, said he understands why so many are confused about the latest scientific findings.

 

Most people today “get our information from sound bites,” and the issues surrounding stem cells are too complex to be fully explained in a single catchy phrase, Henry said, adding, “We have far too much controversy about stem cells and far too much hype.

“Stem cell science has become “a political dividing line” with many opposing research into stem cells derived from human embryos, Henry said. However, he said, today’s leading-edge clinical research focuses on stem cells derived from adults that can be scientifically programmed to become a specialized cell, such as a heart cell or a brain cell, thereby avoiding the ethical questions involved in embryonic research.

“Very few of the cells we give actually become muscle or actually become blood vessels,” Henry said. “What they do … is increase growth factors” and encourage natural cells in the body to generate new, healthy tissue.”

The Cedars-Sinai Heart Institute, directed by Eduardo Marbàn, MD, PhD, is a world leader in studying the use of stem cells to regenerate heart muscle in patients who have had heart attacks. In 2009, Cedars-Sinai physicians conducted the first infusion of stem cells into heart attack patients, using stem cells grown from the patients’ own heart tissue. The resulting study, published in February 2012 in The Lancet, showed that patients who underwent the stem cell procedure experienced a significant reduction in the size of the scar left behind by a heart attack. Patients also experienced a sizable increase in healthy heart muscle following the experimental stem cell treatments.

Currently, Henry is co-directing a new stem cell study with Raj Makkar, MD, director of Interventional Cardiology. The national trial, called ALLSTAR, uses heart cells from unrelated donors in an effort to reverse lasting tissue damage after a heart attack.

During his talk, Henry also expressed concern for patients who might be taken advantage of by unscrupulous clinics outside of the United States that offer stem cell “cures” for everything from neurological diseases to baldness. Patients also need to understand that stem cell science has a long way to go before regenerative medicine treatments are widely available.

“We have made major progress in the past 20 years but we still have needs,” Henry said, particularly for advanced heart disease patients whose only hope is a transplant or a mechanical pumping device. “What we need to do is very well-designed studies that actually teach us something and take us to the next step. …There are significant challenges, but we can meet them.”

 

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Cedars-sinai.edu [en línea] Los Angeles, CA (USA): cedars-sinai.edu 21 de julio de 2014 [ref. 17 de junio de 2014] Disponible en Internet: http://www.cedars-sinai.edu/About-Us/News/News-Releases-2014/Stem-Cell-Expert-Explains-How-Experimental-Regenerative-Medicine-Therapies-Can-Regrow-Damaged-Heart-Muscle.aspx



Artificial Organs May Finally Get a Blood Supply

10 04 2014

Artificial tissue has always lacked a key ingredient: blood vessels. A new 3-D printing technique seems poised to change that.

 

Living layers: Harvard researchers demonstrate their method for creating vascularized tissue constructs by printing cell-laden inks in a layered zig-zag pattern.

Living layers: Harvard researchers demonstrate their method for creating vascularized tissue constructs by printing cell-laden inks in a layered zig-zag pattern.

In what may be a critical breakthrough for creating artificial organs, Harvard researchers say they have created tissue interlaced with blood vessels.

Using a custom-built four-head 3-D printer and a “disappearing” ink, materials scientist Jennifer Lewis and her team created a patch of tissue containing skin cells and biological structural material interwoven with blood-vessel-like structures. Reported by the team in Advanced Materials, the tissue is the first made through 3-D printing to include potentially functional blood vessels embedded among multiple, patterned cell types.

In recent years, researchers have made impressive progress in building tissues and organ-like structures in the lab. Thin artificial tissues, such as a trachea grown from a patient’s own cells, are already being used to treat patients (see “Manufacturing Organs”). In other more preliminary examples, scientists have shown that specific culture conditions can push stem cells to grow into self-organized structures resembling a developing brain, a bit of a liver, or part of an eye (see “Researchers Grow 3-D Human Brain Tissues,” “A Rudimentary Liver Is Grown from Stem Cells,” and “Growing Eyeballs”). But no matter the method of construction, all regenerative projects have run up against the same wall when trying to build thicker and more complex tissues: a lack of blood vessels.

Lewis’s group solved the problem by creating hollow, tube-like structures within a mesh of printed cells using an “ink” that liquefies as it cools. The tissue is built by the 3-D printer in layers. A gelatin-based ink acts as extracellular matrix—the structural mix of proteins and other biological molecules that surrounds cells in the body. Two other inks contained the gelatin material and either mouse or human skin cells. All these inks are viscous enough to maintain their structure after being laid down by the printer.

A third ink with counterintuitive behavior helped the team create the hollow tubes. This ink has a Jell-O-like consistency at room temperature, but when cooled it liquefies. The team printed tracks of this ink amongst the others. After chilling the patch of printed tissue, the researchers applied a light vacuum to remove the special ink, leaving behind empty channels within the structure. Then cells that normally line blood vessels in the body can be infused into the channels.

 

Building actual replacement tissues or organs for patients is a distant goal, but one the team is already weighing. “We think it’s a very foundational step, and we think it’s going to be essential toward organ printing or regeneration,” says Lewis, who is member of the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University.

The smallest channels printed were about 75 micrometers in diameter, which is much larger than the tiny capillaries that exchange nutrients and waste throughout the body. The hope is that the 3-D printing method will set the overall architecture of blood vessels within artificial tissue and then smaller blood vessels will develop along with the rest of the tissue. “We view this as a method to print the larger vessels; then we want to harness biology to do the rest of the work,” says Lewis.

 

 

By Susan Young Rojahn

 

Technologyreview.com [en línea] Cambridge, MA (USA): technologyreview.com, 10 de abril de 2014 [ref. 06 de marzo de 2014] Disponible en Internet: http://www.technologyreview.com/news/525161/artificial-organs-may-finally-get-a-blood-supply/



Ayudando al cerebro a autoregenerarse

3 04 2014

Una nueva estrategia en medicina regenerativa puede promover la recuperación de las lesiones cerebrales

 

Investigadores en regeneración de tejidos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), de la Universidad de Barcelona (UB) y de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) han desarrollado un implante que estimula la regeneración del tejido cerebral, especialmente en casos de lesiones pre- y postnatales.

 

Imagen: Andamios de nanofibras aleatorias (izquierda) y alineadas (derecha) tras una semana de la implantación en el córtex cerebral de ratones. Las células gliales (verde) y los vasos sanguíneos (rojo) penetran en el andamio alineado y no en las fibras aleatorias (rayas blancas).

Imagen: Andamios de nanofibras aleatorias (izquierda) y alineadas (derecha) tras una semana de la implantación en el córtex cerebral de ratones. Las células gliales (verde) y los vasos sanguíneos (rojo) penetran en el andamio alineado y no en las fibras aleatorias (rayas blancas).

 

En el estudio, liderado por la Dra. Soledad Alcántara del Grupo de Desarrollo Neural de la UB, los científicos han descubierto que estos implantes biodegradables hechos de nanofibras de ácido poliláctico (PLA) reproducen algunos aspectos del entorno natural del cerebro embrionario y estimulan la regeneración del tejido.

Estos implantes, conocidos en ingeniería de tejidos como “andamios”, liberan L-lactato, una molécula que actúa como señal celular común para inducir la angiogénesis (formación de vasos sanguíneos nuevos). También reproducen el nicho neurogénico, es decir, el entorno en el que los progenitores neurales generan nuevas neuronas y células de glía, que migran siguiendo los patrones de migración que tienen lugar durante el desarrollo cerebral.

“Las lesiones cerebrales son la causa común de muchas discapacidades, debido a la pérdida de tejido nervioso y a la formación de cavidades que inhiben el crecimiento de las neuronas”, dice Zaida Álvarez miembro del grupo de Biomateriales para Terapias Regenerativas del IBEC y del grupo de Desarrollo Neural de la UB y primera autora del artículo. “Para encontrar estrategias regenerativas efectivas que promuevan la recuperación del cerebro después de una lesión traumática tenemos que focalizarnos en resolver los obstáculos actuales: la débil integración del implante y la supervivencia celular.”

Cuando los andamios de PLA diseñados en el IBEC fueron implantados en ratones recién nacidos, el L-lactato liberado durante la degradación actuó como fuente de energía alternativa motivando el crecimiento de las neuronas y activando a los progenitores endógenos. Las fibras utilizadas para construir la “estructura” reprodujeron la organización natural en 3D, así como la topología de la glía radial embrionaria, lo que favoreció la migración neuronal y la vascularización durante el crecimiento cerebral.

“Mediante la mejora de los implantes ha sido posible regular los parámetros biofísicos y metabólicos que lideran la restauración de la función del tejido nervioso tras una lesión, sin la necesidad de células exógenas, factores de crecimiento o manipulaciones genéticas,” dice Zaida Álvarez. “Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de que estos experimentos se puedan trasladar a la clínica –tenemos que ver si hay una respuesta regenerativa similar en ratones adultos– nuestros resultados abren perspectivas esperanzadoras y apasionantes en el diseño de dispositivos implantables libres de células.”

 

Artículo de Referencia: Álvarez, Z., Castaño, O., Castells, A.A., Mateos-Timoneda, M.A., Planell, J.A., Engel, E. & Alcántara, S. (2014). Neurogenesis and vascularization of the damaged brain using a lactate-releasing biomimetic scaffold. Biomaterials, 35, 17, 4769–4781

 

 

Ibecbarcelona.eu [en línea] Barcelona (ESP): ibecbarcelona.eu, 03 de abril de 2014 [ref. 25 de marzo de 2014] Disponible en Internet: http://www.ibecbarcelona.eu/NOTICIAS-DE-INVESTIGACION/helping-the-brain-rebuild-itself.html

 



Creado Hígado humano a partir de células madre pluripotentes

11 07 2013

Científicos japoneses han desarrollado por primera vez un hígado humano funcional a partir de células madre derivadas de la piel y la sangre, lo que marca un camino para el desarrollo de órganos muy necesarios para trasplantes, como el hígado, que podrían hacerse en un laboratorio.

Induced pluripotent stem cells could be a useful source of human organs such as livers. STEVE GSCHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Induced pluripotent stem cells could be a useful source of human organs such as livers.
STEVE GSCHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Aunque que podría tardarse otros diez años en conseguir que hígados cultivados en laboratorio puedan usarse para tratar a los pacientes, los científicos japoneses aseguran que ahora tienen una prueba importante del concepto que allana el camino para experimentos más ambiciosos sobre el desarrollo de órganos en laboratorio.

“La promesa de un hígado disponible para trasplante parece mucho más cerca de lo que se podía esperar hace apenas un año”, ha señalado Dusko Illic, experto en células madre del King College de Londres, que no ha participado directamente en la investigación, pero ha elogiado a su éxito.

En este sentido, admite que, aunque la técnica parece “muy prometedora” y representa un gran paso adelante, “hay mucho por investigar y pasarán años antes de que pueda ser aplicada en la medicina regenerativa”.

Un equipo japonés de la Ciudad Escuela de Medicina de la Universidad de Yokohama en Japón ha utilizado las células iPS para desarrollar tres tipos de células diferentes que normalmente se combinan en la formación natural de un hígado humano en un embrión en desarrollo (endodermo células hepáticas, células madre mesenquimales y células endoteliales) y las combinaron entre sí para ver si conseguían que se produjera un crecimiento.

Descubrieron así que las células no crecieron sino que comenzaron a formar estructuras tridimensionales que llamaron “brotes de hígado”, que constituían una colección de células hepáticas con el potencial de convertirse en un órgano completo.

Cuando las trasplantaron en ratones, los investigadores comprobaron  que estos “brotes” de hígado humano maduraron, los vasos sanguíneos humanos se conectaron a los vasos sanguíneos del ratón huésped y comenzaron a realizar muchas de las funciones de las células hepáticas humanas maduras.

“Hasta donde sabemos, éste es el primer trabajo que demuestra la generación de un órgano humano funcional a partir de células madre pluripotentes”, han destacado los investigadores en la revista ‘Nature‘.

Investigadores de todo el mundo han estado estudiando las células madre de varias fuentes durante más de una década con la esperanza de capitalizar su capacidad de transformarse en una amplia variedad de otros tipos de células para tratar diversas enfermedades.

Hay dos tipos principales de células madre: las células madre embrionarias, que se consiguen a partir de embriones, y las células reprogramadas o células madre pluripotentes inducidas (iPS), que se obtienen sobre todo de la piel o de sangre.

 

DESARROLLAR NUEVOS FÁRMACOS

La grave escasez de donantes de órganos para el tratamiento de pacientes con fallos en el hígado, los riñones, el corazón y otros órganos afectan a muchos países, por lo que los científicos están muy concienciados de la necesidad de encontrar nuevas formas de obtención de órganos para trasplante, independientes de la donación.

Malcolm Allison, experto en células madre en la Universidad Queen Mary de Londres, que no ha participado en la investigación, explica que los resultados del estudio ofrecen “la clara posibilidad de ser capaz de crear mini-hígados a partir de las células de la piel de un paciente con insuficiencia hepática” y trasplantarlas para impulsar el órgano que falla.

Takanori Takebe, quien ha dirigido el estudio, ha explicado en una teleconferencia que está tan animado por el éxito de este trabajo que planea una investigación similar en otros órganos, como el páncreas y los pulmones.

Un equipo de investigadores estadounidenses, dijo en abril que habían creado un riñón de rata en un laboratorio que era capaz de funcionar como uno natural, pero su método utiliza una estructura de “andamiaje” de un riñón para construir un nuevo órgano.

Y en mayo del año pasado, investigadores británicos dijeron que se habían convertido las células de la piel a golpear el tejido del corazón que algún día podría ser capaz de ser utilizado para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.

Que esos hígados y otros órganos puedan un día ser desarrollados a partir de células iPS es una posibilidad “emocionante”, dijo Matthew Smalley, del Instituto de Investigación de la Universidad de Cardiff European Cancer Stem Cell. “Este estudio encierra una promesa real para un enfoque alternativo viable para el trasplante de órganos humanos”, dijo.

Chris Mason, experto en medicina regenerativa de la Universidad College de Londres, ha explicado que el mayor impacto de estos “brotes” de células iPS de hígado podría estar en su uso para mejorar el desarrollo de fármacos.

“En la actualidad para estudiar el metabolismo y toxicología de los potenciales nuevos fármacos se utilizan las células del hígado de cadáver humano, y desafortunadamente, estos sólo están disponibles en cantidades muy limitadas”, ha apostillado.

La promesa de este nuevo estudio es que los ratones trasplantados con células iPS de brotes hepáticos humanos podrían utilizarse para probar nuevos medicamentos para ver cómo el hígado humano sería hacer frente a ellos y si puede tener efectos secundarios como la toxicidad hepática.

 

 

Europapress.es [en línea] Londres (UK): europapress.es, 11 de julio de 2013 [ref. 03 de julio de 2013] Disponible en Internet: http://www.europapress.es/salud/salud-bienestar/noticia-cientificos-japoneses-crean-higado-humano-partir-celulas-madre-piel-sangre-20130703194312.html



First Successful Transplantation of a Synthetic Tissue Engineered Windpipe

11 03 2013

For the first time in history, a patient has been given a new trachea made from a synthetic scaffold seeded with his own stem cells.

 

The operation was performed on June 9th 2011 at Karolinska University Hospital in Huddinge, Stockholm, by Professor Paolo Macchiarini, of Karolinska University Hospital and Karolinska Institutet, and colleagues.

Professor Macchiarini led an international team including professor Alexander Seifalian from UCL (University College London, UK) who designed and built the nanocomposite tracheal scaffold and Harvard Bioscience (Boston, USA) who produced a specifically designed bioreactor used to seed the scaffold with the patient´s own stem cells. The cells were grown on the scaffold inside the bioreactor for two days before transplantation to the patient. Because the cells used to regenerate the trachea were the patient’s own, there has been no rejection of the transplant and the patient is not taking immunosuppressive drugs.

The patient had been suffering from late stage tracheal cancer. Despite maximum treatment with radiation therapy, the tumor had reached approximately 6 cm in length and was extending to the main bronchus. It was progressing and almost completely blocked the trachea. Since no suitable donor windpipe was available, the transplantation of the synthetic tissue engineered trachea was performed as the last possible option for the patient, referred by Professor Tomas Gudbjartsson of Landspitali University Hospital (Iceland) who was also part of the surgical team.

The successful transplantation of tissue engineered synthetic organs, referred to as regenerative medicine, could open new and very promising therapeutic possibilities for the thousands of patients who suffer from tracheal cancer or other conditions that destroy, block or constrict the airway.

 

Professor Macchiarini has previously performed successful transplants of tissue engineered tracheas, but on those occasions the tracheas used were taken from organ donors and then reseeded with the patient’s own stem cells.

 

Transplantations of tissue engineered windpipes with synthetic scaffolds in combination with the patient’s own stem cells as a standard procedure, means that patients will not have to wait for a suitable donor organ. This would be a substantial benefit for patients since they could benefit from earlier surgery and have a greater chance of cure. In addition to treating adult patients; tissue engineered synthetic trachea transplants would, not least, be of great value for children, since the availability of donor tracheas is much lower than for adult patients.

 

 

Karolinska.se [en línea] Estocolomo (SUE): karolinska.se, 11 de marzo de 2013 [ref. 25 de noviembre de 2011] Disponible en Internet: http://www.karolinska.se/en/om/press-nyheter/nyhetslista/first-successful-transplantation-of-a-synthetic-tissue-engineered-windpipe-/

 



Regeneran tejido del tiroides con células madre embrionarias de ratones

28 02 2013

A partir de células pluripotentes de embriones de roedores, un equipo científico ha logrado crear in vitro folículos tiroideos que, una vez trasplantados, han demostrado ser funcionales. Los resultados, publicados en Nature, podrán servir para aplicar la medicina regenerativa al tratamiento del hipotiroidismo.

 

Tinción de yodo (verde) expresado por los folículos tiroideos obtenidos in vitro a partir de células madre embrionarias de ratón. Imagen: S. Costagliola

Tinción de yodo (verde) expresado por los folículos tiroideos obtenidos in vitro a partir de células madre embrionarias de ratón. Imagen: S. Costagliola

Un grupo de investigadores de centros belgas y estadounidenses ha logrado por primera vez convertir células madre embrionarias de ratones en células del tiroides y formar con ellas tejidos que, una vez trasplantados en roedores, fueron capaces de cumplir su misión de regular los niveles hormonales del animal.

Lo más relevante del estudio es que “las células foliculares derivadas de las células madre embrionarias generaron tejido del tiroides capaz de recuperar los déficits hormonales de los animales”.

Se abre así una vía a la aplicación de tecnologías basadas en células madre para tratar el hipotiroidismo –la enfermedad endocrina congénita más común en humanos, que afecta a uno de cada 2.000 recién nacidos–, un área de estudio que, hasta el momento, ha recibido poca atención por parte de la medicina regenerativa.

La principal función de la glándula tiroidea es metabolizar yodo sintetizando hormonas que regulan el crecimiento, desarrollo y metabolismo de casi todos los tejidos.

En el caso de los mamíferos, esta glándula se compone de dos tipos de células endocrinas: las células foliculares tiroideas –que segregan dos hormonas, la tiroxina y la triyodotironina– y las células C, que segregan calcitonina.

Sabine Costagliola, de la Universidad Libre de Bruselas, y sus colegas crearon un protocolo con el que generar células foliculares del tiroides a partir de células madre embrionarias, gracias a la sobreexpresión de solo dos factores de transcripción –proteínas que participan en la expresión de los genes–.

En el paso siguiente aplicaron a las nuevas células foliculares un tratamiento con hormona tirotrofina –un fármaco utilizado para tratar el cáncer de tiroides–. La tirotrofina estimuló a las células a formar tejidos tridimensionales, es decir, se obtuvieron folículos creados in vitro.

Por último, cuando se trasplantaron los folículos en ratones con hipotiroidismo, los animales recuperaron sus niveles hormonales, lo que implica que los tejidos tiroideos derivados de las células madre cumplieron con su función.

 

Referencia bibliográfica:

Francesco Antonica, Dominika Figini Kasprzyk, Robert Opitz, Michelina Iacovino, Xiao-Hui Liao, Alexandra Mihaela Dumitrescu, Samuel Refetoff, Kathelijne Peremans, Mario Manto, Michael Kyba, Sabine Costagliola. “Generation of functional thyroid from embryonic stem cells”. Nature. doi:10.1038/nature11525. Vol. 490. 10 de octubre de 2012.

 

 

Agenciasinc.es [en línea] Madrid (ESP): agenciasinc.es, 28 de febrero de 2013 [ref. 10 de octubre de 2012] Disponible en Internet: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Regeneran-tejido-del-tiroides-con-celulas-madre-embrionarias-de-ratones



Degeneración del núcleo en Parkinson: Nuevo enfoque diagnóstico y terapéutico

22 10 2012

El área del giro dentado del hipocampo de un paciente afectado por la enfermedad de Parkinson con la mutación LRRK2(G2019S) (abajo), muestra una morfología nuclear alterada en comparación con un paciente control de edad similar.

El estudio de las células madre ayuda a entender cómo una mutación genética es responsable de las manifestaciones sintomáticas de una enfermedad, y al mismo tiempo, aporta nuevas pistas para la identificación de cuáles son los mecanismos celulares que conducen a las alteraciones motoras.

Mediante la reprogramación de células de la piel de pacientes de Parkinson, que presentan una mutación específica, investigadores del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB) y del Laboratorio de Expresión Génica del Salk Institute en California, han identificado que el daño en el núcleo de las células madre neurales juega un papel importante durante la enfermedad de Parkinson. Los resultados, publicados online en la revista Nature, pueden conducir a nuevas formas de diagnosticar y tratar la enfermedad.

Los científicos descubrieron que una mutación en el gen que produce la enzima LRRK2, identificada hasta ahora responsable de casos familiares y esporádicos de la enfermedad de Parkinson, altera la morfología de la membrana que rodea el núcleo de las células madre neurales. Este daño en la arquitectura nuclear conduce a la destrucción de estas células, así como a su capacidad para generar nuevas neuronas funcionales, incluyendo las células responsables de producir dopamina.

Los investigadores contrastaron los resultados hallados en el laboratorio con muestras de cerebro post-mortem de pacientes con enfermedad de Parkinson y encontraron que éstos presentaban la misma alteración en la membrana nuclear.

“Este descubrimiento ayuda a explicar por qué la enfermedad de Parkinson, que tradicionalmente se ha asociado con la pérdida de neuronas que producen dopamina y alteraciones motoras, podría presentar además de disfunciones motoras, otras manifestaciones no motoras, tales como la depresión y la ansiedad”, señala Juan Carlos Izpisúa, director del CMRB, quien ha dirigido el equipo de investigación. “Nuestro trabajo identifica la degeneración del núcleo como un factor previamente desconocido en la enfermedad de Parkinson.”

Aunque los investigadores dicen que aún no saben si estas alteraciones en la membrana nuclear de células madre neurales causan la enfermedad de Parkinson o son una consecuencia de ella, indican que este descubrimiento podría ofrecer pistas sobre la posibilidad de generar nuevos enfoques terapéuticos.

Por ejemplo, durante el estudio llevado a cabo por Izpisúa, se han utilizado tecnologías de edición génica para corregir la mutación en las células madre neurales de los pacientes. Esta corrección genética repara el daño de la envoltura nuclear, y mejora la supervivencia y funcionamiento de las células madre neurales.

De la misma manera, estos estudios han demostrado que es posible reparar químicamente el daño de la envoltura nuclear de las células madre neurales, corroborando los resultados observados con la corrección genética. “Este hallazgo abre la puerta para el tratamiento farmacológico de los pacientes con la enfermedad de Parkinson que presenten esta mutación genética. Del mismo modo, los ensayos clínicos actuales exploran la posibilidad del trasplante de células madre neurales, así como su posterior diferenciación con el fin de compensar el déficit de dopamina. Nuestro trabajo proporciona una plataforma excepcional para el desarrollo de ensayos similares con células de pacientes una vez corregidas “, señala Izpisúa.

El nuevo descubrimiento “podría ayudar al entorno clínico a mejorar el diagnóstico de esta forma de la enfermedad de Parkinson”. De la misma manera Izpisúa matiza que “Las observaciones realizadas en muestras de pacientes, tales como los parámetros de deformación nuclear, se podrían añadir al conjunto de factores que se tienen en cuenta a la hora de efectuar el diagnóstico de la enfermedad de Parkinson”.

El equipo de investigación, que incluye a científicos de China, de la Universidad de California, San Diego, y del Scripps Research Institute, hicieron sus descubrimientos utilizando células madre de pluripotencia inducida (iPS). Estas células son similares a las células madre, tales como las células madre embrionarias, pero se derivan en el laboratorio a partir de células adultas. La generación de estas células ha generado expectativas en la comunidad biomédica, debido a su aplicación en terapias de trasplante -ya que pueden transformarse en el laboratorio en el tejido afecto que necesita ser reemplazado- así como por su utilidad para la investigación, apunta Izpisúa.

“Podemos modelar la enfermedad utilizando estas células en formas que no son posibles con los métodos tradicionales de investigación, tales como el uso de líneas celulares establecidas, cultivos primarios y modelos animales”, explica Izpisúa.

En este estudio, los investigadores utilizaron células procedentes de la piel de pacientes con la enfermedad de Parkinson que presentaban la mutación en el gen LRRK2, posteriormente las transformaron a células madre iPS que fueron diferenciadas a células madre neurales.

De esta manera, Izpisúa ha podido generar un modelo celular que mimetiza lo que ocurre cuando las células madre neurales envejecen, “hemos encontrado que en esta forma de enfermedad de Parkinson, las células madre neurales más viejas muestran cada vez más deformación de la membrana y la arquitectura nuclear. Esto significa que, con el tiempo, la mutación en el gen LRRK2, afecta al núcleo de las células madre neurales, lo que dificulta tanto su supervivencia como su capacidad para producir nuevas neuronas funcionales”, explica Izpisúa.

“Es la primera vez, a nuestro entender, que se puede relacionar la mutación en la enzima LRRK2 con alteraciones en células madre neurales en la enfermedad de Parkinson “, añade. “Antes del desarrollo de la tecnología de reprogramación, los estudios sobre células madre neurales humanas eran difíciles de realizar porque éstas se tenían que aislar a partir del cerebro de estos pacientes”.

El Dr. Izpisúa Belmonte especula que la existencia de células madre neurales disfuncionales debidas a la mutación en la enzima LRRK2, podría estar relacionada con otros problemas de salud asociados con esta forma de la enfermedad de Parkinson, tales como la depresión, la ansiedad y la incapacidad para detectar olores.

Por último, el estudio muestra que “las tecnologías de reprogramación celular resultan esenciales para poder modelar enfermedades, así como para el estudio de las diferentes afecciones causadas por el envejecimiento”, explica Izpisúa.

Otros investigadores que han colaborado en el estudio: Guang-Hui Liu, Jing Qu, Keiichiro Suzuki, Emmanuel Nivet, Mo Li, Nuria Montserrat, Fei Yi, Xiuling Xu, Sergio Ruiz, Weiqi Zhang, Bing Ren, Ulrich Wagner, Audrey Kim, Ying Li, April Goebl, Jessica Kim, Rupa Devi Soligalla, Ilir Dubova, James Thompson, John Yates III, Concepción Rodríguez Esteban, e Ignacio Sancho-Martínez.

La investigación tuvo el apoyo de la Glenn Foundation for Medical Research, la G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Sanofi, The California Institute of Regenerative Medicine, Ellison Medical Foundation and Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, MINECO y de la Fundación Cellex.

Para más información:

Revista Nature.

Título: Progressive degeneration of human neural stem cells caused by pathogenic LRRK2.

Autores: Guang-Hui Liu, Jing Qu, Keiichiro Suzuki, Emmanuel Nivet, Mo Li, Nuria Montserrat , Fei Yi, Xiuling Xu, Sergio Ruiz, Weiqi Zhang, Bing Ren, Ulrich Wagner, Audrey Kim, Ying Li, April Goebl, Jessica Kim, Rupa Devi Soligalla, Ilir Dubova, James Thompson, John Yates III , Concepcion Rodriguez Esteban, Ignacio Sancho-Martinez, Juan Carlos Izpisua Belmonte.

 

Cmrb.eu [en línea] Barcelona (ESP): cmrb.eu, 22 de octubre de 2012 [ref. 17 de octubre de 2012] Disponible en Internet: http://www.cmrb.eu/es_news/view.php?ID=216



La innovación médica que ha dejado una década de guerras estadounidenses

18 10 2012

Los injertos de piel en aerosol y los implantes cerebrales para controlar prótesis son algunos desarrollos de guerras recientes.

 

Actualmente regresan a la guerra, con prótesis, soldados que en conflictos anteriores no habrían sobrevivido (Getty Images).

Actualmente regresan a la guerra, con prótesis, soldados que en conflictos anteriores no habrían sobrevivido (Getty Images).

(CNN) — Tras los ataques terroristas del 11 de septiembre de 2001, Estados Unidos inició la “guerra contra el terror”, una campaña de combate que ha durado más de una década. Hace 11 años, el 7 de octubre de 2001, Estados Unidos lanzó la operación Libertad Duradera, que se convirtió en la guerra en Afganistán, y en marzo de 2003 atacó Iraq. Miles de estadounidenses han muerto y casi 50,000 soldados han sido heridos en esas guerras.

Algunas de las armas más letales utilizadas por los insurgentes son los dispositivos explosivos improvisados. Las heridas por explosión de estas bombas, incluyendo la pérdida de extremidades, traumatismos cerebrales y quemaduras graves, abundan entre los soldados.

Ahora los militares sobreviven a estas heridas extremas que décadas atrás habrían sido fatales. Un combatiente herido en batalla ahora tiene un 50% más de probabilidad de sobrevivir que en cualquier guerra previa, según el Departamento de Defensa de Estados Unidos.

Parte de este avance es atribuido al avance a mejores equipos de protección corporal, mejor entrenamiento médico, y un sistema de evacuación eficiente. Según la Fuerza Aérea de Estados Unidos, un soldado puede volver a Estados Unidos en tres días o menos si es necesario, comparado con los 10 días que tomaba durante la Guerra del Golfo (1990-1991) y los 45 días que tardaban en la Guerra de Vietnam.

Como en guerras anteriores, la investigación médica ha logrado avances para curar mejor a los heridos y prevenir que más personas mueran en el campo de batalla.

Aquí un vistazo a algunos de los avances:

Traumatismo cerebral

En EU se han registrado casi 250,000 casos de traumatismos cerebrales (TBI, por sus siglas en inglés) desde el año 2000, de acuerdo con la vocera del Departamento de Defensa, Cynthia Smith. Más de 60 programas de TBI han sido creados en instalaciones de tratamiento médico para la milicia en bases de Estados Unidos, y 11 nuevos centros de cuidado y recuperación de contusiones han sido establecidos en zonas de despliegue.

Antes de las guerras en Iraq y Afganistán, se le prestaba más atención a traumatismos cerebrales graves, pero la investigación ha cambiado su enfoque, ya que el 95% de los TBI no son de naturaleza grave, de acuerdo con el comandante John Hughes, neurólogo de investigación naval.

“Si leías un libro de texto sobre traumatismos cerebrales hace cinco o 10 años, se enfocaba en problemas más graves”, dijo Hughes. “Nos percatamos de que las heridas leves en realidad son problemas serios que necesitamos evaluar”.

Para entender mejor el impacto de estas lesiones, se han desarrollado técnicas más sofisticadas utilizando resonancias magnéticas para mostrar los cambios estructurales que ocurren en el cerebro.

También se ha hecho un progreso en el diagnóstico temprano de TBI. “Realmente el reto es cómo diagnosticamos a estos individuos (…) lo más pronto posible”, dijo Hughes.

La milicia ha tomado medidas para modificar instrumentos de alta tecnología utilizados en hospitales y laboratorios, adaptándolos como unidades portátiles que pueden ser utilizadas por personal médico en el campo de combate. Por ejemplo: un dispositivo portátil llamado DANA (Valoración Neuroconductual Automatizada de Defensa) que puede ser utilizado para identificar una conmoción cerebral en la zona de combate a través de una serie de pruebas neurocognitivas.

Prótesis

Aproximadamente 1,400 militares estadounidenses han perdido una o más extremidades, según las cifras más recientes publicadas por el Pentágono.

Algunas lesiones que derivan en pérdida de extremidades y que antes eran fatales ahora no solo se sobreviven, sino que algunos soldados pueden regresar a la zona de combate.

“Caminar en senderos de las montañas de Afganistán es muy diferente a caminar en la calle”, dijo el coronel Paul Pasquina, jefe del Departamento de Ortopedia y Rehabilitación en el Centro Médico Militar Walter Reed, en Estados Unidos. “Nos dimos cuenta de que algunas de estas extremidades prostéticas se rompían”.

Pasquina dijo las prótesis no solo se han hecho más resistentes, sino que ahora son motorizadas. Las rodillas y los tobillos motorizados facilitan el cambio de velocidad para caminar y correr, y ayudan a los heridos a caminar más naturalmente.

También están desarrollando dispositivos que se pueden implantar en el cerebro para tener un mejor control de los brazos prostéticos. Por ejemplo, si piensas en abrir tu mano, el dispositivo implantado convierte esa intención en una señal eléctrica para el brazo prostético y hace que se abra tu mano.

Medicina regenerativa

La medicina regenerativa utiliza estrategias para reemplazar deficiencias en nervios, vasos sanguíneos, para la cobertura de heridas complejas y para la regeneración de hueso para salvar extremidades. Desde procesos tan comunes como los injertos de piel, hasta tan complejos como la regeneración de una oreja, son ejemplos de medicina regenerativa.

El Departamento de Defensa estableció el Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas de Estados Unidos (AFIRM, por sus siglas en inglés) en 2008 para financiar proyectos para restaurar la función de tejidos y órganos dañados. En 2011 más de 80 proyectos ya habían sido financiados por el AFIRM.

Uno de estos es el aerosol de piel. Los investigadores exploran formas de reemplazar el viejo método de injertos de piel con este proceso: tomar una pequeña biopsia de piel, romper las células, ponerlas en un contenedor de aerosol y luego rociarlo sobre el sitio de quemadura, de acuerdo con el capitán Eric Elster, trasplantógo de órganos en el Centro Médico Militar Walter Reed.

Los trasplantes de rostro y manos son menos riesgosos ahora que la medicación antirechazo es más segura.

“En muchos aspectos tratamos con víctimas que no hubieran sobrevivido en conflictos previos”, dijo Elster, jefe de cirugía en el hospital Kandahar Airfield, en Afganistán. “Debido a todos estos avances tenemos un gran reto, que es curar a estos pacientes, y allí es donde la medicina regenerativa entra en juego”.

La innovación médico-militar en la historia*:

Guerra de Independencia en Estados Unidos: El General George Washington ordena la primera inoculación contra la viruela en soldados. La Escuela de Medicina de Harvard es fundada por John Warren, un cirujano del Ejército Continental.

Guerra Civil de Estados Unidos: La milicia desarrolla un sistema de ambulancias para transportar a los heridos.

Primera Guerra Mundial: Las transfusiones de sangre se utilizan más ampliamente. La neurocirugía se hace más común en la guerra.

Segunda Guerra Mundial: se usa la penicilina para curar infecciones. El químico DDT es utilizado por primera vez para el control de los mosquitos. Hay avances en medicamentos contra la malaria.

Guerra de Corea: avances en cirugía vascular. El entendimiento de las vacunas virales avanza. Se desarrollan vacunas contra el sarampión, las paperas y la rubéola después de la guerra de Corea.

Guerra de Vietnam: surgen las ambulancias en helicóptero. Inician los cuidados intensivos para la rabia. Un infante de marina que servía en Vietnam es la primera persona en sobrevivir a un caso de rabia.

*Esta lista fue compilada con información del profesor Dale Smith, presidente del Departamento de Historia Médica en los Servicios Uniformados de la Universidad de Ciencias de la Salud Bethesda.

 

Mexico.cnn.com [en línea] México (MEX): mexico.cnn.com, 18 de octubre de 2012 [ref. 13 de octubre de 2012] Disponible en Internet: http://mexico.cnn.com/salud/2012/10/13/la-innovacion-medica-que-ha-dejado-una-decada-de-guerras-estadounidenses



Anthony Atala: Imprimiendo un riñón humano

10 03 2011

Anthony Atala

Director del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Anthony Atala es el director del Instituto Wake Forest de medicina regenerativa, donde su trabajo se centra en el crecimiento y la regeneración de tejidos y órganos. Su equipo de ingeniería  está desarrollando la tecnología de fabricación experimental que puede “imprimir” el tejido humano necesario.

En 2007, Atala y un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard demostraron que las células madre se pueden cosechar a partir del líquido amniótico de mujeres embarazadas. Este y otros avances en el desarrollo de biomateriales inteligentes y la tecnología de fabricación de tejidos promete revolucionar la práctica de la medicina.

Anthony Atala: Printing a human kidney [TEDconference marzo 2011]

El cirujano Anthony Atala demuestra en un experimento en fase inicial  que, algún día, podría resolver el problema de órganos de donantes: una impresora 3D que utiliza células vivas  trasplantables en la salida de un riñón. Usando una tecnología similar, el joven paciente del Dr. Atala, Lucas Massella, recibió una vejiga diseñada hace 10 años.

Anthony Atala pregunta: “¿Se pueden hacer crecer órganos del mismo paciente en vez de trasplantarlos?” Su laboratorio en el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa está haciendo precisamente eso.

Ted.com [en línea] Nueva York (USA): ted.com, 10 de marzo de 2011, [ref. 8 de marzo de 2011] Disponible en Internet:

http://www.ted.com/talks/anthony_atala_printing_a_human_kidney.html



Un joven lesionado medular crea una fundación para la curación de las lesiones medulares

20 12 2010

Todo empezó con el accidente de Carles. Su necesidad y determinación personal le llevaron a restablecerse lo antes posible y descubrir una nueva situación en la que tenía que volcar toda su dedicación.

Viajar, asistir a conferencias, conocer a científicos especialistas en la regeneración de las lesiones medulares y intercambiar ideas con otros implicados con una vocación similar, le hicieron ponerse manos a la obra. Se dio cuenta que había mucho trabajo por hacer y que debía empezar cuanto antes a cambiar las cosas. Así nació Fenexy.

Fenexy es organización sin ánimo de lucro formada por un variado equipo de personas, desde personas con lesión medular hasta científicos y profesionales de diferentes especialidades. Todo el equipo trabaja junto con ilusión y fuerza para lograr un gran hito: curar las lesiones medulares.

Aunque es una única meta, hay que abordar el reto desde diferentes puntos. Por eso Fenexy es multidisciplinar y lo divide en varias tareas: fomento y financiación de la investigación básica y clínica, información contrastada y cercana para las personas con lesión medular y familiares, eventos de repercusión social y captación de fondos, implicación de la sociedad con el progreso de la curación de las lesiones medulares, establecimiento de puentes de comunicación entre entidades investigadoras etc.

Actualmente la Fundación Fenexy no recibe ninguna financiación gubernamental. Su financiación proviene principalmente de donaciones individuales.

Pueden conocer a Carles y su historia en este vídeo emitido por Televisió de Catalunya (TV3) el pasado jueves 15 de Diciembre.

El vídeo no puede verse con el navegador INTERNET EXPLORER por un problema de incompatibilidad insalvable, pero sí con los navegadores FIREFOX I GOOGLE CHROME. Disculpe las molestias. Si navega con INTERNET EXPLORER, puede visualizar el vídeo en este enlace: http://www.tv3.cat/3alacarta/#/videos/3269030

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Fenexy.org [en línea] Barcelona (España): fenexy.org [ref. de 20 de diciembre de 2010] Disponible en Internet:

http://www.fenexy.org/