1 TERAPIA CELULAR EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE: CÉLULAS MESENQUIMALES.María José Magraner Unidad de Esclerosis Múltiple Servicio de Neurología 15 Octubre, 2008

2 PATOGENIA ESCLEROSIS MÚLTIPLE

3 ESTADO ACTUAL DEL TRATAMIENTO EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE.Cladribina INF b Acetato glatirámero INF b Cladribina Acetato Glatirámero EM Fingolimod Laquinimod Natalizumab Teriflunomida Ciclofosfamida Mitoxantrona CAMPATH

4 PATOGENIA ESCLEROSIS MÚLTIPLE

5 ESTADO ACTUAL DEL TRATAMIENTO EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE.Cladribina INF b Acetato glatirámero INF b Cladribina Acetato Glatirámero EM Fingolimod Laquinimod Natalizumab Teriflunomida Ciclofosfamida Mitoxantrona CAMPATH

6 PATOGENIA ESCLEROSIS MÚLTIPLE

7 ESTADO ACTUAL DEL TRATAMIENTO EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE.Cladribina INF b Acetato glatirámero INF b Cladribina Acetato Glatirámero EM Fingolimod Laquinimod Natalizumab Teriflunomida Ciclofosfamida Mitoxantrona CAMPATH

8 PATOGENIA ESCLEROSIS MÚLTIPLE

9 ESTADO ACTUAL DEL TRATAMIENTO EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE.Cladribina INF b Acetato glatirámero INF b Cladribina Acetato Glatirámero EM Fingolimod Laquinimod Natalizumab Teriflunomida Ciclofosfamida Mitoxantrona CAMPATH

10 TERAPIA CELULAR. GENERALIDADESMEDICINA REGENERATIVA Nueva visión del enfoque terapéutico de las enfermedades neurodegenerativas. TIPOS CELULARES Lábiles Estables Perennes CÉLULAS MADRE Embrionarias (ESC): Totipotenciales Éticas Pluripotenciales Oncogénesis Adulto (Stem cells) Multipotenciales Estudios realizados: Unipotenciales Cardiología, Enfs corneales, digestivas, neurodegenerativas

11 TERAPIA CELULAR EN ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS.CUESTIONA EL DOGMA DE LA IMPOSIBILIDAD DE LA REPARACIÓN LESIÓN CÉLULA NERVIOSA. POSIBILIDAD DE OBTENCIÓN DE CÉLULAS TRONCALES DEL SNC A PARTIR DE CÉLULAS EMBRIONARIAS, PERO TAMBIÉN AISLARLAS DE TEJIDOS ADULTOS CÉLULAS TRONCALES DEL SNC O NEURAL STEM CELLS (NSC) HIPOCAMPO ZONA SUBVENTRICULAR BULBO OLFATORIO ZONA PERIEPENDIMARIA MEDULAR. NSC EN EL TRATAMIENTO DE ICTUS DAÑO CEREBRAL TRAUMÁTICO ENFERMEDADES NEUROEGENERATIVAS (Enfermedad Parkinson, Enfermedad de Huntington)

12 NEURAL STEM CELLS -No son precursores neurales -Múltipotencialidad (astrocitos, oligodendrocitos, neuronas) SVZ-NSCs (in vitro) + EGF: células gliales + FGF-2: células de estirpe neuronal + BDNF, PDGF, IGF-1: células de estirpe neuronal + bone morphogenetic proteins: astrocitos HIPOCAMPAL- NSC (in vitro) + FGF-2: astroglía, oligodendroglía y neuronas + BDNF: neuronas.

13 NEURAL STEM CELLS EN EL TRATAMIENTO DE LA EMLa Esclerosis Múltiple es un proceso neurológico crónico que se caracteriza por la desmielinización y degeneración axonal multifocal del SNC de origen autoinmune Desde un punto de vista teórico, podría tratarse con precursores de oligodendrocitos Neuroprotective effect of transplanted human embryonic stem cell-derived neural precursors in an animal model of multiple sclerosis Aharonowiz, et al Plos MED, 2008

14 NEURAL STEM CELLS EN EL TRATAMIENTO DE LA EMPero - Capacidad de diferenciacón de NSCs mucho más limitada in vivo que in vitro. - La capacidad de proliferación y migración de los precursores de oligodendrocitos en estudios in vitro se ha demostrado escasa. - Las lesiones en EM son multifocales. ¿dónde administrarlas? - Si el daño o estímulo a la inflamación continúa, la restitución del tejido dañado con NSC no tendría un papel curativo. CÉLULAS MESENQUIMALES mayor estabilidad efecto inmunomodulador/inmunosupresor: actuación patogénica en EM, no sólo restitutiva

15 CÉLULAS MESENQUIMALES. (MSCs)MÉDULA ÓSEA: HSC no- HSC: Bone Marrow Stroma Cells o Mesenquimal Stem Cells % total células MO. MSC Inicialmente: Función limitada a mantener el estroma necesario para dar soporte a la hematopoyesis. En la actualidad: Capacidad de diferenciación multilinage. Acción sobre células del sistema inmune.

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17 CARACTERÍSTICAS MSC Potencial capacidad diferenciación multilinage.Relativa facilidad de crecimiento y expansión en medios de cultivo. Escasa inmunogenicidad, debida a la ausencia de expresión de Ag HLA-II ni otras moléculas coestimuladoras del sistema inmune (CD 80, CD86, CD40) Además expresan HLA-I y evaden la activación de las células NK. Se aislan sobretodo en estroma de MO pero también pueden obtenerse en tejido graso y sinovial, y su caracterización hematológica depende del tejido donde se aislan De forma genérica: Negativas para marcadores hematopoyéticos CD34, CD45 y para HLA-II Positivas para marcadores como Stro1, CD105,CD 106, CD166, CD44,CD4,CD73,CD90,CD62, HLA-I y stem cell Ag-1. Acción inmunomoduladora/Inmunosupresora: Las MSC no sólo tiene una acción restitutiva/regenerativa tisular. Acción sobre el sistema inmune Reconocimiento de APC Efectos sobre linfos T,B y céls NK (no espontáneo y reversible)

18 IL-2 FNTg

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20 EFECTOS DE LAS MSC SOBRE EL SISTEMA INMUNESOBRE LAS CELULAS T: -Inducen un estado de anergia para las células Th1 -Reconducen las células T proinflamatorias hacia Tregs (CD25 y CD4) -Secretan IL-10 que actúa en el paso de Th1 (proinflamatorio) a Th2 (antiinflamatorio) -Acción antiproliferativa mediada por una disminución de la Cyclin D2 (G1)y aumento de la P27Kip1.(Inhibe G1-S) SOBRE LAS CÉLULAS B: -Bloquean su poliferación arrestando en la fase G0 del ciclo celular (Ki67) - Actuan sobre CD40,IL4, Ciclyn D2 -Menor producción IgM,IgA,IgG - Inhiben la quimiotaxis de las células B a través de la disminución de la expresión de receptores de quimocinas de las celulas B que serían necesarios para su migración. (CXCR4, CXCR5)

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22 EFECTOS DE LAS MSC SOBRE EL SISTEMA INMUNEFACTORES SOLUBLES -Secretan PGE2, que inhibe la función de las células B y estimula la producción de las células reguladoras. -Secretan TGF-b que inhibe los efectos de las células T. -Secretan IDO indoleamine 2-3 dioxigenasa. SOBRE EL CICLO CELULAR - ↓ Cyclin D2,↑p27Kip1,↓Ki67 SOBRE LAS CELS NK - Inhiben su proliferación - Probablemente también actuan sobre la citolisis - Debido a la ausencia de expresión de HLA-1, MSCs no son atacadas por NK SOBRE LAS CÉLULAS DENDRÍTICAS - Inhiben su maduración y activación.

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24 CAPACIDAD REGENERATIVA DE LAS CÉLULAS MESENQUIMALES.Capacidad de disminuir el daño tisular a través de la secreción de factores solubles Estimular la proliferación y diferenciación celular hacia las células respectivas del tejido dañado Esencial el contacto célula-célula. Liberación de factores tróficos. Migración de las MSC hacia el tejido dañado. Diferenciación y proliferación in situ. Secreción BDNF y b-NGF nerve growth factor.

25 CÉLULAS MESENQUIMALES: ESTUDIOS EN ENFERMEDADES NEUROLÓGICAS

26 CÉLULAS MESENQUIMALES : ESTUDIOS EN HUMANOSAutologous mesenquimal stem cells: clinical application in amyotrophic lateral sclerosis. Mazzini et al Neurological Research,2006 Stem Cell treatment in Amiotrophic Lateral Seclerosis. Journal of the Neurological Sciences, 2007 9 pacientes ELA definida MSC intraespinal Seguimiento a 4 años Seguridad inyección Enlentecimiento de la caída CVF

27 CÉLULAS MESENQUIMALES : ESTUDIOS EN HUMANOSAutologous mesenchymal stem cell therapy delays the progression of neurological deficits in patients with multiple system atrophy. Lee, et al Clin Pharmacol Ther. 2008 Autologous mesenchymal stem cell transplantation in stroke patients. Bang et al Arch Neurol, 2005

28 CÉLULAS MESENQUIMALES EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE

29 CÉLULAS MESENQUIMALES EN ESCLEROSIS MÚLTIPLEMesenquimal stem cells amielorate experimental autoinmune encephalomyelitis inducing Tcell anergy Zappia et al. Blood, 2005. Neuroprotecction and immunomodulation with mesenquimal stem cells in chronic experimental autoimmune encephalomyelitis Kassi et al. Arch Neurol, Jun 2008.

30 Mesenquimal stem cells amielorate experimental autoinmune encephalomyelitis inducing Tcell anergy Zappia et al. Blood, 2005. HSC (top) versus MSC (bottom) transplant for treatment of EAE. The top panel shows the therapeutic effect of HSCT in EAE requires an immune suppressive conditioning regimen. No response from infusion of only bone marrow (BMT) without a conditioning regimen. Reprinted from Burt et al.6(Fig1) The bottom panel shows the therapeutic effect of MSC occurs without any chemotherapy; see the complete figure in the article beginning on page 1755.

31 Neuroprotecction and immunomodulation with mesenquimal stem cells in chronic experimental autoimmune encephalomyelitis Kassi et al. Arch Neurol, Jun 2008. 8 modelos animales a los que se reprodujo EAE. Inyección MSC marcadas. Dos grupos:Infusión Intravenosa e Intraventricular Observación dos meses.

32 Neuroprotecction and immunomodulation with mesenquimal stem cells in chronic experimental autoimmune encephalomyelitis Kassi et al. Arch Neurol, Jun 2008. Resultados: - El curso clínico de la EAE fue aminorado en los animales tratados 0% mortalidad tanto en grupo de infusión IV como Iventr. - Fuerte reducción de la inflamación - Protección axonal en los modelos tratados. 85%-95% axones intactos tratados Vs 45% controles Mayor protección axonal en el grupo Iventr

33 Neuroprotecction and immunomodulation with mesenquimal stem cells in chronic experimental autoimmune encephalomyelitis Kassi et al. Arch Neurol, Jun Tras Infusión MSC IV: menor proliferación linfocitaria en gg linfáticos en respuesta a los Ag contra la mielina

34 Neuroprotecction and immunomodulation with mesenquimal stem cells in chronic experimental autoimmune encephalomyelitis Kassi et al. Arch Neurol, Jun 2008. Figure 1. Mesenchymal stromal cells were cultivated for 2 to 3 passages and neural differentiation was induced with fibroblast growth factor 2, fibroblast growth factor 8, and brain-derived neurotrophic factor. Positive staining was observed for nestin, a neuronal marker (A); -tubulin type III, a neuronal marker (B); O4, an oligodendrocytic marker (C); and glial fibrillary acidic protein, an astrocytic marker (D). Capacidad de diferenciación hacia el linage neural

35 CÉLULAS MESENQUIMALES : ESTUDIOS EN HUMANOS EN ESCLEROSIS MÚLTIPLEMSCIMS (mesenquimal stem cells in multiple sclerosis) Ensayo clínico fase I/II. U. Cambridge 20 pacientes dosis MSC/Kg una dosis durante 6 meses. Intravenosa Duración ensayo un año Criterios de Inclusión: EMCD 2-15 años evolución EDSS 2-5.5 Evidencia clínica o paraclínica de lesión N.O. ( NO, DPAR, FO, PE) Primary Outcome Measures: Adverse events

36 CÉLULAS MESENQUIMALES : ESTUDIOS EN HUMANOS EN ESCLEROSIS MÚLTIPLEMSCIMS (mesenquimal stem cells in multiple sclerosis) Secondary Outcome Measures: Visual function (acuity and colour) Visual evoked potential latency Optic nerve Magnetisation Transfer Ratio Retinal nerve fibre layer thickness (by optical coherence tomography) Brain lesion Magnetisation Transfer Ratio MRI brain T1 hypointensity load T cell response suppression Multiple Sclerosis Functional Composite Score Expanded Kurtzke Disability Status Score

37 CÉLULAS MESENQUIMALES : ESTUDIOS EN HUMANOS EN ESCLEROSIS MÚLTIPLEDoes Mesenquimal Stem Cell Therapy help Multiple Sclerosis Patients? Report of a Pilot Study Bonab et al Iran J Immunol,2007 10 pacientes (8 SP, 2 PP) Edad media 33 años (DE5,6) EDSS 3,5-6 Tev medio 11,2 años Seguimiento mínimo un año 5,5 ml MSC (8,73x106 cels)intratecal. Obs 5 horas tras la infusión. No otras terapias durante el tratamiento

38 Does Mesenquimal Stem Cell Therapy help Multiple Sclerosis PatientsDoes Mesenquimal Stem Cell Therapy help Multiple Sclerosis Patients? Report of a Pilot Study Bonab et al Iran J Immunol,2007 CRITERIOS DE INCLUSIÓN: EDSS<6 Aumento EDSS en el año previo Ausencia de respuestas a otras terapias < 60 años Ausencia de otra patología concomitante grave Un paciente estaba en brote y el resto los había padecido en los 6 meses previos 2 infusiones separadas 4 meses ES: 9 cefalea leve reversible 2 meningitis química RESULTADOS EDSS : 1 MEJORÓ, 4 NO CAMBIOS, 5 AUMENTÓ RMN ( número de lesiones): 7 NC, 1 ↓,2↑

39 CÉLULAS MESENQUIMALES EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE-COMPLICACIONES Y EFECTOS ADVERSOS DE LA INFUSIÓN MSC A LARGO PLAZO -MARCADOR ÚNICO IDENTIFICADOR DE LAS MSC (grupo heterogéneo de subpoblación celular) -MEJOR MÉTODO DE AISLAR Y OBTENER MSC -EFECTO INMUNOSUPRESOR DURADERO O INFUSIONES CONTINUADAS -RIESGO DE INFECCIONES OPORTUNISTAS -DOSIS UTILIZADA. EFECTO INMUNSUPRESOR DOSIS DEPENDIENTE?¿ -REACCIONES A LA INFUSIÓN. SEGURIDAD. TOLERABILIDAD.ONCOGÉNESIS -LA ACCIÓN INMUNOMODULADORA E INMUNOSUPRESORA NO ES TOTALMENTE PREDECIBLE IN VIVO (factores microambientales y de las características propias de las MSC seleccionadas)

40 CÉLULAS MESENQUIMALES EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE

41 ESTADO ACTUAL DEL TRATAMIENTO EN ESCLEROSIS MÚLTIPLE.Cladribina INF b Acetato glatirámero INF b Cladribina Acetato Glatirámero EM Fingolimod Laquinimod Natalizumab Teriflunomida Ciclofosfamida Mitoxantrona CAMPATH MSCs

42 GRACIAS POR LA ATENCIÓN.