El uso de un factor de anidamiento capaz de unirse a células pluripotenciales o células progenitoras en lapreparación de un armazón que tiene una matriz estructural,

donde el uso de dicho armazón con un factor deanidamiento es para dirigir la siembra celular in vivo in situ, y donde dicho factor de anidamiento es un ligando de unreceptor, o un fragmento de dicho ligado que comprende el dominio de unión al receptor, o un péptido que se une alreceptor.

Armazones por ingeniería con factores de anidamiento Campo de la Invención La presente invención se refiere al diseño de tejidos y a la siembra con células de armazones de dispositivos implantables. La invención se refiere adicionalmente a moléculas que aseguran la siembra in vitro y/o in vivo de matrices con células.

Antecedentes

Las válvulas cardíacas prostéticas adolecen de posibles complicaciones tales como trombosis, endocarditis, fallo mecánico, degradación tisular, calcificación. Estos problemas y el hecho de que estas prótesis carezcan de crecimiento y de potencial de remodelación en pacientes pediátricos son el motivo del diseño tisular de válvulas cardíacas.

El objetivo principal del diseño de tejidos es la restauración de la función mediante la liberación de elementos vivos que se incorporan al paciente. El diseño de tejidos se basa esencialmente en 3 elementos:

- células, que representan el componente vivo

- matriz, que proporciona una estructura de soporte tridimensional

- moléculas señal que influyen en la expresión de genes y en el depósito de la matriz extracelular.

El diseño de tejidos combina células y armazón para construir un nuevo tejido. Para la siembra celular de las matrices, se están investigando actualmente dos opciones: células autólogas cultivadas para la siembra in vitro y atracción de células autólogas in vivo.

Se están tomando en consideración diferentes matrices para el diseño de tejidos (véase la Figura 1) . Una matriz puede ser un armazón moldeado de un polímero sintético o de colágeno o fibrina. El armazón puede ser natural (p. ej. una raíz acelular) o puede ser una prótesis entrecruzada.

Además, se han ideado diferentes procedimientos con el fin de obtener válvulas cardíacas viables diseñadas con tejidos. El paradigma completo describe la construcción de una válvula combinando las células y el armazón in vitro, seguido de una maduración in vitro del constructo en un biorreactor (Figura 2) . El constructo maduro puede ser implantado después en el paciente y posiblemente experimentar una remodelación in vivo (revisado por Rabkin y Schoen (2002) Cardiovasc. Pathol. 11, 305-317) . El constructo más meticulosamente estudiado es una válvula creada por Hoerstup et al. ( (2002) Circulation 106, 1143-1150) ) . Ellos lograron obtener una válvula pulmonar de oveja viable y remodelada utilizando el paradigma completo con un biorreactor.

Campbell et al. ( (1999) Circ. Res. 85, 1173-1178) han propuesto asegurar la siembra de armazones en el diseño de tejidos de vasos sanguíneos haciendo uso de un mecanismo de defensa conocido, esto es la reacción a un cuerpo extraño. Una reacción a cuerpo extraño madura incluye una capa de macrófagos, varias capas de fibroblastos y una capa mesotelial externa (Butler et al. (2001a) Biomed. Sci. Instrum. 37, 19-24; Butler et al. (2001b) J. Invest Surg. 14, 139-152) . Aunque Campbell et al. (1999, citado más arriba) declaran que el fibroblasto deriva de macrófagos transdiferenciados, no se ha publicado todavía ninguna evidencia concluyente.

Para que sean satisfactorios, estos métodos tienen que cumplir numerosos retos reguladores, incluyendo una función y una durabilidad óptimas. Para justificar el elevado coste de las válvulas sometidas a ingeniería tisular, se debe demostrar que tienen calidades superiores a las válvulas existentes. Adicionalmente todas las técnicas anteriormente mencionadas tienen que superar el resto de la bio-seguridad. Las cuestiones y las pautas de bioseguridad en lo que respecta a la FDA están bien documentadas ("Guidance on appplications for products comprised of living autologous cells manipulated ex vivo and intended for structural repair o reconstruction".95N0200 (1996) ; "Proposed approach to regulation of cellular and tissue-based products – The food and drug administration". Journal of Hematotherapy 6: 195-212 (1997) ; "Guidance for industr y – Guidance for human somatic cell therapy and gene therapy". Human Gene Therapy 9:1513-1524 (1998) ; "PHS guideline on infectious disease issues in xenotransplantation". (2001) ; "Transmissible spongiform encephalopathies advisor y committee meeting". (2001) ) . "Transmissible spongiform encephalopathies advisor y committee meeting". (2001) ) .

El uso de células cultivadas o incluso recogidas in vitro plantea problemas específicos. Según se ilustra en la Figura 3, tanto la recogida como el cultivo de células pueden inducir inestabilidad genética o mutagénesis. Esto puede atribuirse a diferentes factores. Tanto la recogida como el cultivo requieren generalmente el uso de proteínas extrañas. El origen xenogénico de las enzimas o los sueros proteolíticos es una fuente potencial de contaminación por patógenos entre especies. Tal contaminación, si no se detecta, no solo pone en riesgo el propio cultivo, sino también al receptor. El mecanismo de proliferación de ciertos virus puede permitir la inserción de su genoma en el genoma del anfitrión, lo que puede provocar mutaciones perjudiciales dependiendo del sitio de inserción. Ciertos genes virales también pueden actuar como oncogenes. Las cuestiones de bioseguridad se aplican igualmente al uso de materiales xenogénicos. Además del riesgo de infecciones virales, el cultivo de células también expone a las células a condiciones no fisiológicas tales como una tensión de oxígeno incrementada. De media, el tejido de los mamíferos está expuesto a una tensión de oxígeno que varía de 2 a 8%, mientras que las incubadoras generalmente usan aire comprimido con una tensión de oxígeno de 21%. Se ha demostrado que los fibroblastos murinos primarios son extremadamente vulnerables al daño al DNA que da como resultado senescencia e inmortalización espontánea. A pesar del hecho de que en estos experimentos los fibroblastos humanos estaban mucho menos afectados, otros estudios demuestran que las células humanas no son insensibles al estrés oxidativo. Por ejemplo, se ha demostrado que los condrocitos de cartílago articular humano son sensibles al estrés oxidativo. Usando líneas celulares, se ha demostrado que el oxígeno induce predominantemente reordenamientos del genoma en células que proliferan rápidamente. Por otra parte, se ha demostrado que los fibroblastos humanos también sufren senescencia en respuesta al estrés oxidativo, lo que puede provocar acortamiento del telómero y roturas de la hebra sencilla en el ADN telomérico a una velocidad que depende del estrés oxidativo. En cultivos de fibroblastos, se obtuvo un incremento en las duplicaciones de población cuando se disminuía la tensión de oxígeno. Otra observación notable es que la senescencia regula al alza ocho genes entre los que se encuentran fibronectina, osteonectina y procolágeno alfa1.

La bioseguridad es un aspecto muy importante de los retos reguladores para válvulas cardíacas sembradas con células in vitro e impone el desarrollo de un control de calidad restrictivo para cada prótesis valvular individual antes de la implantación en el receptor. Los retos reguladores incrementados también incrementarán notablemente los costes de tales prótesis, limitando de ese modo su uso a grupos específicos de pacientes.

Existe la necesidad en la técnica de un modo de obtención de válvulas cardíacas y otros dispositivos implantables viables sometidos a ingeniería tisular. Más particularmente, existe una necesidad de armazones que sean adecuados para la siembra celular, particularmente la siembra celular in vivo, muy particularmente cuando se necesita que la siembra celular se produzca bajo condiciones de estrés por cizalladura incrementado, tales como armazones de válvulas cardíacas y vasos sanguíneos.

Compendio de la invención La presente invención se refiere generalmente al uso de factores de anidamiento en la generación de armazones de tejidos y órganos usados para su implantación en el cuerpo de un animal o un ser humano. De acuerdo con un aspecto concreto, la presente invención se refiere al uso de factores de anidamiento en la generación de armazones susceptibles de alto estrés por cizalladura al implantarse en el organismo. Muy particularmente, la invención se refiere a armazones para su uso en el sistema cardiovascular, el sistema linfático u otros vasos tales como la uretra. Una realización específica de la presente invención se refiere a armazones que comprenden una matriz estructural revestida con uno o más factores de anidamiento. Más particularmente, los factores de anidamiento de la presente invención son factores capaces de unirse a células pluripotenciales o células progenitoras.

1. El uso de un factor de anidamiento capaz de unirse a células pluripotenciales o células progenitoras en la preparación de un armazón que tiene una matriz estructural, donde el uso de dicho armazón con un factor de anidamiento es para dirigir la siembra celular in vivo in situ, y donde dicho factor de anidamiento es un ligando de un receptor, o un fragmento de dicho ligado que comprende el dominio de unión al receptor, o un péptido que se une al receptor.

2. Un método para preparar un armazón que tiene una matriz estructural, para la siembra celular in vivo in situ directa, comprendiendo dicho método la etapa de aplicar a dicha matriz estructural un factor de anidamiento capaz de unirse a células pluripotenciales o células progenitoras, donde dicho factor de anidamiento es un ligando de un receptor, o un fragmento de dicho ligando que comprende el dominio de unión al receptor, o un péptido que se une al receptor.

3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1 o el método de acuerdo con la reivindicación 2, donde dicho ligando se selecciona del grupo que consiste en factor derivado de estroma 1, factor de células pluripotenciales, VCAM-1, región P1 de fibrinógeno y región P2 de fibrinógeno.

4. El uso de acuerdo con la reivindicación 1 o el método de acuerdo con la reivindicación 2, donde dicho ligando es factor derivado de estroma 1.

5. El uso o el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para la recelularización in vivo directa en condiciones de alto estrés por cizalladura.

6. El uso o el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dicho armazón es un armazón de un vaso sanguíneo o válvula cardíaca.

7. El uso o el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la matriz es recubierta previamente con una o más de las proteínas que facilitan la interacción entre el ligando o el fragmento del mismo y la matriz estructural.

8. El uso o el método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la proteína que facilita la matriz se selecciona del grupo que consiste en fibronectina, colágeno y fibrinógeno.

9. El uso o el método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la proteína que facilita la matriz es la fibronectina.

10. El uso o el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde la matriz estructural es una prótesis no entrecruzada o raíces aórticas acelularizadas.

11. El uso o el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde el factor de anidamiento se aplica sobre la matriz estructural mediante entrecruzamiento químico o mediante impregnación de la matriz con una disolución que comprende el factor de anidamiento.