La presente invención tiene como objeto proporcionar partículas de un material polimérico que contienen células en su interior,

en donde dichas partículas presentan una resistencia sustancialmente superior a las microcápsulas conocidas en el estado de la técnica. Dicha resistencia se consigue mediante la funcionalización del material polimérico que forma la microcápsula con un péptido que puede unirse a las proteínas de adhesión de la membrana celular, de forma que las células actúan como agentes reticulantes de la matriz lo que resulta en una mejora de las propiedades mecánicas de las matrices

Micropartículas de alginato modificado con RGD como sistema de liberación de fármacos.

Campo técnico de la invención

La presente invención se relaciona con sistemas de células encapsulados y, más concretamente, con microcápsulas formadas por un material polimérico que ha sido modificado por un péptido que es capaz de unirse a las proteínas de adhesión que se encuentran en la membrana celular de forma que las células que se encuentran en el interior de la microcápsula interaccionan con dicho péptido. La invención también contempla microcápsulas en las que las células han sido modificadas genéticamente para expresar una proteína de interés terapéutico así como a las aplicaciones terapéuticas de dichas microcápsulas.

Antecedentes de la invención

La tecnología de la microencapsulación celular se basa en la inmovilización de células dentro de una matriz polimérica rodeada por una membrana semipermeable. Dichas células encapsuladas están protegidas frente al rechazo del sistema inmune celular y dependiente de anticuerpos y tienen el potencial de producir un amplio abanico de sustancias terapéuticamente activas (Orive, G, et al. 2003, Nat. Med. 9:104-107, Orive, G. Trends Biotechnol. 2004, 22:87-92).

Estos sistemas "vivos" de liberación de fármacos resultan especialmente interesantes para la expresión de hormonas y factores de crecimientos de forma controlada y continuada, para la liberación local y dirigida de fármacos y para la mejora de la farmacocinética de péptidos y proteínas fácilmente degradables, los cuales, frecuentemente, tienen una vida media in vivo corta.

Debido a sus características, el alginato ha sido empleado frecuentemente como material de microencapsulación. Así, Orive, G. et al. (Mol. Therapy, 2005, 12:283-289) describen microcápsulas de alginato recubiertas de una membrana semipermeable de poli-L-lisina que contiene mioblastos genéticamente modificados y que expresan eritropoietina (EPO). Las microcápsulas de alginato están estabilizadas por medio de cationes divalentes que, tras su implantación en el organismo, tienden a difundir lo que resulta en una progresiva debilitación de la estructura de la microcápsula. Hasta la fecha, los intentos por mejorar la resistencia mecánica a largo plazo de estos sistemas se han basado en el reforzamiento de las microcápsulas con una membrana semipermeable (De Castro, M. et al. 2005, J Microencapsul. 22(3):303-15), mediante el uso de variantes del alginato modificadas mediante la condensación polielectrolítica con otro polímero, como el polimetileno-co-guanidina (Orive,G. et al. 2003, Int. J. Pharm. 18:57-68) o mediante el entrelazado de las moléculas de alginato un monómero etilénico (WO03/094898). Sin embargo, este tipo de polímeros modificados no proporcionan un microambiente adecuado para la viabilidad celular. La solicitud de patente estadounidense US2006/0251630 describe microcápsulas de agarosa que contienen células encapsuladas en las que las microcápsulas se han preparado en presencia de fibrinógeno. Sin embargo, las microcápsulas están destinadas a la liberación rápida de las células, por lo que son cápsulas que no presentan una alta estabilidad. Markusen, J.F. et al. (Tissue Engeneering, 2006, 12:821-830) describen cápsulas de alginato modificadas con un péptido GRGDY y que contienen células mesenquimales adultas, así como su uso como sustituto de tejidos. Sin embargo, en este estudio no se demuestran que las células encapsuladas sobrevivan más de 15 días desde el momento de la implantación.

Por ello, existe una necesidad en la técnica de microcápsulas de alginato que presenten una mayor estabilidad y que, a la vez, garanticen durante largo tiempo la viabilidad de las células que se encuentran en su interior.

Compendio de la invención

En un primer aspecto, la invención se relaciona con una partícula de 1 mm de diámetro como máximo que comprende:

En un segundo aspecto, la invención se relaciona con una microcápsula que comprende una partícula de la invención rodeada por una membrana semipermeable.

En otro aspecto, la invención se relaciona con una partícula o microcápsula de la invención para su uso en medicina.

En otro aspecto, la invención se relaciona con el uso de la partícula o microcápsula de la invención para la preparación de un medicamento para el tratamiento y prevención de enfermedades en las que se requiera una aportación del compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica que es expresado por las células que forman parte de las microcápsulas.

En otro aspecto, la invención se relaciona con el uso de la partícula o microcápsula de la invención como dispositivo para la liberación de un compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica.

En otro aspecto, la invención se relaciona con un método para la elaboración de una partícula de la invención que comprende las etapas de:

En otro aspecto, la invención se relaciona con un método para preparar una microcápsula de la invención que comprende las etapas de:

Breve descripción de las figuras

Figura 1. a) viscosidad de la mezcla de alginatos-RGD y la solución de alginato LVG. b) Ilustración que describe el efecto de la bioactivación de las matrices de alginato con RGD, lo que facilita la adhesión de la células inmovilizadas a la matriz; c) Estudio de la estabilidad osmótica de las cápsulas LVG frente a las bioactivadas con RGD; d) Resistencia mecánica por compresión de ambas partículas mediante texturometría.

Figura 2. a) Seguimiento durante 300 días del hematocrito de los animales implantados con microcápsulas LVG y bioactivadas con RGD frente a animales control; b) Imagen al microscopio de cápsulas extraídas en el día 300 tras iniciarse el tratamiento; c) Producción de EPO de las cápsulas explantadas a día 300 de los animales; d) Histología de las microcápsulas a día 300.

Figura 3: Estudio dosis-respuesta: a) Imágenes iniciales de las microcápsulas RGD con diferentes densidades celulares; b) y c) viabilidad y producción de EPO de las células encapsuladas respectivamente; d) viabilidad de las dosis de cápsulas a diferentes densidades celulares durante 6 meses; e) ilustraciones correspondientes a los agregados de microcápsulas y la vascularización inducida a los 6 meses; f) Histología de las diferentes microcápsulas

Descripción detallada de la invención

Los autores de la presente invención han observado que, sorprendentemente, cuando micropartículas de alginato que contienen células se preparan con un alginato que ha sido modificado mediante conjugación con un péptido de bioadhesión celular, las micropartículas resultantes presentan una resistencia física muy superior a las microcápsulas que contienen alginato no modificado. Sin tener intención de estar vinculado por ninguna teoría, se piensa que este efecto es debido a la aparición de interacciones entre las moléculas de adhesión que están en la superficie de las células microencapsuladas y los péptidos de adhesión acoplados al alginato, lo que resulta en que las células se incorporan a la matriz como agentes reticulantes, lo que resulta en una mejora de las propiedades...

1. Una partícula de 1 mm de diámetro como máximo que comprende:

2. Partícula según la reivindicación 1, donde dicho polímero X es alginato.

3. Partícula según las reivindicaciones 1 ó 2, donde el péptido Y es un péptido que contiene la secuencia RGD.

4. Microcápsula que comprende

5. Microcápsula según la reivindicación 4 donde dicha membrana es una membrana de polilisina.

6. Microcápsula según las reivindicaciones 4 o 5 que contiene, rodeando a la membrana en su exterior, una segunda membrana de un material que inhibe la adhesión celular.

7. Microcápsula según la reivindicación 6 en la que la segunda membrana es de alginato.

8. Partícula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 o microcápsula según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, donde las células son células genéticamente modificadas.

9. Partícula o microcápsula según la reivindicación 8, donde dichas células expresan un compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica.

10. Partícula o microcápsula según la reivindicación 9, donde dichas células expresan un compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica bajo el control de un promotor de expresión constitutiva o inducible.

11. Partícula o microcápsula según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde dicho compuesto es eritropoietina (EPO).

12. Partícula o microcápsulas según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 para su uso en medicina.

13. Uso de una partícula o microcápsula según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 para la preparación de un medicamento para el tratamiento y prevención de enfermedades en las que se requiera una aportación del compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica que es expresado por las células que forman parte de las microcápsulas.

14. Uso según la reivindicación 13 en el que el compuesto de naturaleza peptídica tiene una corta vida media de eliminación.

15. Uso según la reivindicación 14 en el que el compuesto de naturaleza peptídico de corta vida media en suero es la eritropoietina y la enfermedad a tratar o prevenir es una enfermedad seleccionada del grupo de anemia asociada al fallo renal crónico, anemia relacionada con la terapia con AZT en pacientes de SIDA, anemia en pacientes con enfermedades malignas de tipo no mieloide que reciben quimioterapia, anemia asociada al cáncer, anemia asociada con enfermedades inflamatorias crónicas, en particular, la artritis reumatoide, anemia en pacientes que han sufrido algún tratamiento quirúrgico para eliminar la necesidad de transfusiones alogénicas, anemia falciforme, talasemia, anemia asociada a fibrosis quística, desordenes menstruales, pérdidas agudas de sangre, anemia resultante de la radioterapia o de una captación reducida de oxígeno asociada a la altitud, esquizofrenia y enfermedades neurodegenerativas.

16. Uso de una partícula o microcápsula según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 como dispositivo para la liberación de un compuesto de naturaleza peptídica con actividad biológica.

17. Uso según la reivindicación 16, donde dicho compuesto es un compuesto que muestra una corta vida media de eliminación.

18. Uso según la reivindicación 16 o 17, en la que dicha liberación se produce de forma controlada bajo la aplicación de un estímulo externo.

19. Método para la elaboración de una partícula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende las etapas de:

20. Método según la reivindicación 19 en el que la sustancia polimérica modificada con el péptido Y es un alginato y las condiciones empleadas en la etapa (b) consisten en poner en contacto la mezcla de polímero modificado y células con una solución de cationes divalentes.

21. Método para preparar una microcápsula según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7 que comprende las etapas de:

22. Método según la reivindicación 21 en el que la sustancia polimérica modificada con el péptido Y es un alginato y las condiciones empleadas en la etapa b) consisten en poner en contacto la mezcla de polímero modificado y células con una solución de cationes divalentes.

23. Método según cualquiera de las reivindicaciones 21 ó 22 que comprende adicionalmente la etapa de recubrir las microcápsulas con una capa adicional de material distinto al que forma la membrana formada durante la etapa c).

24. Método según la reivindicación 23 en el que la capa adicional contiene mayoritariamente alginatos.