Científicos crean terapia con células madre para condiciones de fibrosis pulmonar

A través de un proyecto de investigación conjunto de la Facultad de Medicina de la UNC y el estado de Carolina del Norte, se muestra cómo recolectar células madre pulmonares de manera no invasiva y luego multiplicar células sanas, una terapia potencialmente poderosa contra las afecciones pulmonares inflamatorias.

Estas células esferoides de pulmón mostraron poderosas propiedades regenerativas cuando se aplicaron a un modelo de ratón con fibrosis pulmonar. (Laboratorio Cheng)

Contacto con los medios: Mark Derewicz, 984-974-1915,  [email protected]

CHAPEL HILL, NC – Un equipo de científicos de la Facultad de Medicina de la UNC y la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) ha desarrollado una investigación prometedora sobre un posible tratamiento con células madre para varias afecciones pulmonares, como la fibrosis pulmonar idiopática (FPI), la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y fibrosis quística, afecciones a menudo fatales que afectan a decenas de millones de estadounidenses.

En la revista  Respiratory Research , los científicos demostraron que podían recolectar células madre pulmonares de personas utilizando una técnica de consultorio médico relativamente no invasiva. Luego pudieron multiplicar las células pulmonares recolectadas en el laboratorio para producir suficientes células para la terapia humana.

En un segundo estudio, publicado en la revista  Stem Cells Translational Medicine , el equipo demostró que en roedores podían usar el mismo tipo de célula pulmonar para tratar con éxito un modelo de FPI, una enfermedad crónica, irreversible y, en última instancia, mortal caracterizada por una progresiva disminución de la función pulmonar.

Los investigadores han estado en conversaciones con la FDA y están preparando una solicitud para un ensayo clínico inicial en pacientes con FPI.

“Esta es la primera vez que alguien genera células madre de pulmón potencialmente terapéuticas a partir de muestras de biopsias mínimamente invasivas”, dijo el coautor principal de ambos artículos, Jason Lobo, MD, profesor asistente de medicina en la UNC y director médico de trasplante de pulmón y pulmón intersticial. enfermedad.

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El coautor principal Ke Cheng, PhD, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Biomédicas Moleculares de la NCSU y el Departamento Conjunto de Ingeniería Biomédica de la UNC/NCSU, dijo: “Creemos que las propiedades de estas células las hacen potencialmente terapéuticas para una amplia gama de enfermedades pulmonares”. enfermedades de fibrosis.”

Estas enfermedades de los pulmones implican la acumulación de tejido fibroso similar a una cicatriz, generalmente debido a una inflamación pulmonar crónica. A medida que este tejido fibroso reemplaza al tejido pulmonar en funcionamiento, los pulmones se vuelven menos capaces de transferir oxígeno a la sangre. En última instancia, los pacientes corren el riesgo de morir prematuramente por insuficiencia respiratoria. En el caso de la FPI, que se ha relacionado con el tabaquismo, la mayoría de los pacientes viven menos de cinco años después del diagnóstico.

Los dos tratamientos farmacológicos aprobados por la FDA para la FPI reducen los síntomas pero no detienen el proceso de la enfermedad subyacente. El único tratamiento eficaz es el trasplante de pulmón, que conlleva un alto riesgo de mortalidad e implica el uso a largo plazo de fármacos inmunosupresores.

Los científicos han estado estudiando la posibilidad alternativa de utilizar células madre para tratar la FPI y otras enfermedades de fibrosis pulmonar. Las células madre son células inmaduras que pueden proliferar y convertirse en células adultas para, por ejemplo, reparar lesiones. Algunos tipos de células madre tienen propiedades antiinflamatorias y antifibrosis que las hacen particularmente atractivas como posibles tratamientos para las enfermedades de la fibrosis. Cheng y Lobo se han centrado en un conjunto de células madre y células de apoyo que residen en los pulmones y se pueden cultivar de forma fiable. de tejido pulmonar biopsiado. Las células se denominan células esferoides pulmonares por las estructuras esféricas distintivas que forman en cultivo. Como informaron los científicos en  un artículo inicial en 2015  , las células esferoides de pulmón mostraron poderosas propiedades regenerativas cuando se aplicaron a un modelo de ratón con fibrosis pulmonar. En su actividad terapéutica, estas células también superaron a otras células madre no derivadas de los pulmones conocidas como células madre mesenquimales, que también se están investigando para tratar la fibrosis.

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En el primero de los dos nuevos estudios, Lobo y su equipo demostraron que podían obtener células esferoides pulmonares de pacientes humanos con enfermedad pulmonar con un procedimiento relativamente no invasivo llamado biopsia transbronquial.

“Recortamos muestras diminutas, del tamaño de una semilla, de tejido de las vías respiratorias con un broncoscopio”, dijo Lobo. “Este método implica mucho menos riesgo para el paciente que una biopsia quirúrgica estándar de tejido pulmonar con penetración torácica”.

Cheng y sus colegas cultivaron células esferoides pulmonares a partir de estas pequeñas muestras de tejido hasta que fueron lo suficientemente numerosas, en decenas de millones, para ser administradas terapéuticamente. Cuando infundieron las células por vía intravenosa en ratones, descubrieron que la mayoría de las células se acumulaban en los pulmones de los animales.

“Estas células provienen del pulmón y, en cierto sentido, son más felices, por así decirlo, viviendo y trabajando en el pulmón”, dijo Cheng.

En el segundo estudio, los investigadores primero indujeron una condición de fibrosis pulmonar en ratas. La condición se parecía mucho a la FPI humana. Luego, los investigadores inyectaron las nuevas células esferoides cultivadas en un grupo de ratas. Al estudiar este grupo de animales y otro grupo tratado con un placebo, los investigadores observaron células pulmonares en general más sanas y significativamente menos inflamación y fibrosis pulmonar en las ratas tratadas con células esferoides pulmonares.

“Además, el tratamiento fue seguro y efectivo ya sea que las células esferoides pulmonares se derivaran de los propios pulmones de los receptores o de los pulmones de una cepa de ratas no relacionada”, dijo Lobo. “En otras palabras, incluso si las células madre donadas fueran ‘extrañas’, no provocaron una reacción inmune dañina en los animales receptores, como lo hace normalmente el tejido trasplantado”.

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Lobo y Chen esperan que, cuando se usen terapéuticamente en humanos, las células esferoides pulmonares se deriven inicialmente del paciente para minimizar cualquier riesgo de rechazo inmunitario. Sin embargo, en última instancia, para obtener suficientes células para un uso clínico generalizado, los médicos podrían recolectarlas de voluntarios sanos, así como de pulmones completos obtenidos de redes de donación de órganos. Posteriormente, las células madre podrían usarse en pacientes tal como están o combinarse inmunológicamente con los receptores de la misma manera que los órganos trasplantados suelen combinarse.

“Nuestra visión es que eventualmente estableceremos un banco universal de donantes de células”, dijo Cheng.

Cheng, Lobo y sus equipos ahora están planeando un estudio inicial de células esferoides pulmonares terapéuticas en un pequeño grupo de pacientes con FPI y esperan solicitar a finales de este año la aprobación del estudio por parte de la FDA. A largo plazo, los científicos esperan que su terapia con células madre pulmonares también ayude a los pacientes con otras afecciones de fibrosis pulmonar, de las cuales hay docenas, como la EPOC, la fibrosis quística y la tuberculosis pulmonar fibrocavernosa.

Los autores principales de los dos artículos fueron Phuong-Uyen C. Dinh y Jhon Cores, ambos asistentes de investigación graduados en el laboratorio de Cheng.

Los Institutos Nacionales de Salud, la Iniciativa de Oportunidades de Investigación de la Asamblea General de la UNC y el Fondo de Innovación del Canciller del Estado de Carolina del Norte financiaron esta investigación.

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