La presente invención se refiere al aislamiento y caracterización de una nueva población de células madre adultas derivadas de tejido graso cardiaco que expresan GATA-4 y/o Cx-43 de forma constitutiva.

Dicha población celular puede utilizarse en protocolos de terapia celular con el objetivo de regenerar el tejido miocárdico dañado

Población de células madre adultas derivadas de tejido adiposo cardiaco y su uso en regeneración cardiaca.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al aislamiento y caracterización de una nueva población de células madre adultas derivadas de tejido graso cardiaco y a sus potenciales aplicaciones en terapia. En concreto, la invención se refiere al uso de dicha población de células madre adultas derivadas de tejido graso cardiaco en protocolos de terapia celular con el objetivo de regenerar el tejido miocárdico dañado.

Antecedentes de la invención

El gran impacto social y económico que tienen actualmente las enfermedades degenerativas en los países desarrollados, incluidas las patologías cardiovasculares, está impulsando la búsqueda de precursores celulares que puedan mejorar las terapias convencionales.

La principal consecuencia de un infarto de miocardio es la pérdida irreversible de una porción del músculo cardiaco. Esta pérdida produce una disminución de la capacidad contráctil del miocardio así como la función de bombeo para proporcionar el gasto cardiaco necesario. En 1998, solamente en Estados Unidos había más de 7,5 millones de personas supervivientes de un infarto de miocardio. Entre ellos, más de un 30% mueren durante el primer año después del infarto. La supervivencia tras el infarto depende en gran medida del tamaño de la zona de miocardio muerta por falta de vascularización. En los humanos un infarto de más del 45% de la masa del ventrículo izquierdo produce choque cardiogénico irreversible.

Esta pérdida local de miocardio produce la re-organización del resto del músculo cardiaco, con incremento de muerte celular por apoptosis, hipertrofia de las células musculares y aumento de la fibrosis en el miocardio que sobrevive. Esta reorganización del músculo cardiaco, comúnmente conocida con el nombre de "remodelamiento", muy frecuentemente resulta en la aparición de insuficiencia cardiaca. En esta situación, el corazón es incapaz de mantener un gasto cardiaco adecuado resultando en una limitación seria y progresiva de la capacidad del individuo.

Tras un infarto agudo de miocardio, así como en aquellos pacientes que han desarrollado insuficiencia cardiaca congestiva, la terapia actual no consigue la recuperación plena del miocardio de tales pacientes con disfunción ventricular severa refractaria. Todas las terapias actualmente en uso para tratar la pérdida de músculo cardiaco están dirigidas a preservar la función del miocardio restante.

Dichas terapias tienen como objetivo preservar y mejorar la función de los cardiomiocitos (las células contráctiles del corazón) que han sobrevivido y evitar su muerte ya sea por apoptosis o por necrosis. La mayoría de tratamientos para el infarto de miocardio intentan restaurar el flujo sanguíneo al área isquémica para prevenir la pérdida de más células contráctiles. Estas terapias de reperfusión incluyen el uso de agentes trombolíticos (que disuelven el trombo formado en la arteria coronaria), la angioplastia de balón (para abrir la arteria cerrada por métodos físicos) o el bypass coronario en el que la zona cerrada es sobrepasada mediante un puente que une la parte proximal con la parte distal de la arteria obstruida por medio de un injerto venoso. Solo en 1998, en Estados Unidos, se realizaron más de medio millón de angioplastias de balón y un número parecido de bypases quirúrgicos. Estos tratamientos frecuentemente logran re-establecer el flujo coronario al área dañada y evitan por un tiempo la pérdida adicional de músculo cardiaco. Sin embargo, ninguna de ellas logra recuperar el tejido ya muerto en el momento de la intervención. Si esta pérdida es sustancial, la consecuencia a largo plazo es el desarrollo de insuficiencia cardiaca crónica que evoluciona en insuficiencia cardiaca terminal.

Hasta ahora, la única opción para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca terminal se ha realizado exitosamente mediante el trasplante cardiaco. Sin embargo, la realización de trasplantes de órganos presenta numerosas complicaciones tales como la escasez de donantes, la alta probabilidad de rechazo del órgano transplantado, etc.

En el caso particular de la insuficiencia cardiaca, debido a la escasez de donantes, el transplante es una opción disponible como máximo en un 5% de los pacientes que lo requieren. Suponiendo que el alto coste de la intervención no fuera un obstáculo suficientemente limitante, el alto coste de la terapia inmunosupresora de por vida y el elevado número de neoplasias que estos enfermos sufren como consecuencia, son otras limitaciones de ésta modalidad terapéutica.

Tradicionalmente se consideraba que los miocardiocitos sólo se dividían durante el desarrollo embrionario-fetal, perdiéndose de forma irreversible después de un infarto de miocardio. De tal manera que, hasta hace relativamente poco, los expertos en biología cardiaca consideraban que el corazón no tenía potencial autoregenerativo. Este concepto, a la luz de recientes estudios, ha cambiado radicalmente.

La terapia celular o cardiomioplastia, basada en el principio de la capacidad regenerativa del corazón a partir de la aplicación de células madre, se vislumbra como una vía terapéutica prometedora en el tratamiento de las enfermedades cardiacas. Durante los últimos cinco años se han realizado una serie de estudios que han puesto de manifiesto los procesos de regeneración miocárdica, demostrando la presencia de células madre residentes y/o de origen extracardiaco con potencial regenerativo en corazones adultos. En este contexto, la observación de quimerismo cardiaco post-trasplante constituyó una prueba fehaciente de la existencia de células capaces de colonizar el tejido miocárdico y adoptar un destino cardiaco (Bayés-Gens A. et al., 2002, Host-cell derived cardiomyocytes in Sex-mismatch cardiac allografts. Cardiovasc Res 2002; 404-410).

Uno de los objetivos principales que persigue la investigación en este campo es identificar el tipo óptimo de célula madre que pueda ser aplicado con seguridad y eficacia en las terapias de regeneración cardiaca. El tipo de célula madre idóneo para la regeneración del corazón debería ser capaz de expandirse suficientemente, presentar capacidad de diferenciación a un miocardiocito plenamente funcional, integrarse en el tejido miocárdico estableciendo contacto electroquímico con las células adyacentes y por último, no estar limitada su aplicación por cuestiones de rechazo inmunológico ni por consideraciones éticas.

Las células madre se caracterizan por su capacidad de automantenerse y por su plasticidad, este último término relacionado con su capacidad de diferenciarse hacia uno o más linajes celulares bajo los estímulos adecuados. La clasificación de las células madre se realiza básicamente atendiendo a criterios de linaje o estirpe celular; órgano o tejido de origen; expresión de marcadores de superficie específicos, expresión de factores de transcripción y/o proteínas; y capacidad de diferenciación, es decir, número y tipo de células especializadas a los que pueden dar origen.

Dentro de las células madre existe una clara distinción entre aquellas células madre que pueden obtenerse durante una de las primeras etapas del desarrollo de un embrión (blastocito), conocidas como células madre embrionarias, y aquéllas que proceden de tejidos somáticos del adulto, las denominadas células madre adultas. Una célula madre adulta es una célula indiferenciada que se halla en un tejido diferenciado y presenta capacidad de proliferación y de diferenciación a uno o más tipos celulares. Las células madre adultas están presentes en diversos tejidos adultos, encontrándose ampliamente descrita su presencia en médula ósea, sangre, córnea, retina, cerebro, músculo esquelético, pulpa dental, epitelio gastrointestinal, hígado y piel. Por su naturaleza, las células madre adultas autólogas son inmunocompatibles y su uso no presenta impedimentos de tipo ético.

Se han realizado ensayos clínicos en humanos utilizando poblaciones de células madre adultas para la reparación de tejido miocárdico dañado. Las dos principales aproximaciones para el tratamiento de la cardiopatía isquémica se han efectuado con mioblastos (Herreros J et al., 2003. Autologous intramyocardial injection of cultured skeletal muscle-derived stem cells in patients with non-acute myocardial infarction. Eur Heart J. 2003 Nov; 24(22):2012-20; Mathur A. et al. 2004. Stem cells and repair of the heart. Lancet 2004 Jul 10-16; 364(9429):183-92) y con células madre derivadas...

1. Una célula madre adulta, aislada, derivada de tejido graso epicárdico humano, que expresa GATA-4 y/o Cx-43 de forma constitutiva.

2. Célula según la reivindicación 1, que, además, expresa de forma constitutiva ß-MyHC.

3. Célula según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que expresa, además, uno o más marcadores de superficie seleccionados entre CD105, CD44, CD59, CD29 y CD90.

4. Célula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que no expresa uno, dos, tres o, preferiblemente, ninguno de los marcadores de superficie CD117, CD106, CD34 y CD14.

5. Célula según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, que (i) expresa uno, dos, tres, cuatro o, preferiblemente, todos los marcadores de superficie CD105, CD44, CD59, CD29 y CD90, y (ii) no expresa uno, dos, tres o, preferiblemente, ninguno de los marcadores de superficie CD117, CD106, CD34 y CD14.

6. Célula según la reivindicación 5, que (i) expresa la totalidad de los marcadores de superficie CD105, CD44, CD59, CD29 y CD90, y (ii) no expresa ninguno de los marcadores de superficie CD117, CD106, CD34 y CD14.

7. Una población, aislada, de células madre adultas derivadas de tejido graso cardiaco de mamífero, que comprende un conjunto de células según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Un procedimiento para obtener una composición que comprende células madre adultas derivadas de tejido graso epicárdico humano que expresan GATA-4 y/o Cx-43 de forma constitutiva, que comprende:

9. Una composición que comprende células madre adultas derivadas de tejido graso cardiaco de mamífero que expresan GATA-4 y/o Cx-43 de forma constitutiva obtenible mediante un procedimiento según la reivindicación 8.

10. Una composición farmacéutica que comprende una población celular según la reivindicación 7, o una composición según la reivindicación 9, y un vehículo farmacéuticamente aceptable.

11. Composición farmacéutica según la reivindicación 10, para su administración por vía parenteral.

12. Un biomaterial que comprende una población celular según la reivindicación 7, una composición según la reivindicación 9 o una composición farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11.

13. Uso de una población celular según la reivindicación 7, o una composición según la reivindicación 9, en la elaboración de una composición farmacéutica para la regeneración de tejido cardiaco, o en la elaboración de una composición farmacéutica para el tratamiento de una cardiopatía isquémica, o en la elaboración de una composición farmacéutica para el tratamiento post-infarto de miocardio y/o para el tratamiento de la insuficiencia cardiaca congestiva.

14. Uso según la reivindicación 13, en el que dicha composición farmacéutica es administrada junto con uno o más agentes terapéuticos diferentes, de manera simultánea o secuencial.

15. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, en el que las células contenidas en dicha población celular son de origen autólogo.

16. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, en el que las células contenidas en dicha población celular son de origen alogénico.

17. Un kit que comprende una población celular según la reivindicación 7, o una composición según la reivindicación 9.

18. Un método para evaluar in vitro la respuesta celular a un agente biológico o farmacológico, que comprende poner en contacto dicho agente con una población celular según la reivindicación 7, que comprende una pluralidad de células madre según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, o una composición según la reivindicación 9, opcionalmente, diferenciadas a un tipo celular concreto, y evaluar los efectos de dichos agentes sobre dicha población celular en cultivo.

19. Método según la reivindicación 18, en el que dichas células madre son diferenciadas a cardiomiocitos.