Uso de poloxaminas como inductoras de la diferenciación osteogénica de células mesenquimales.

La presente invención se dirige a medicamentos, composiciones y métodos de aplicación en las que las poloxaminas son el ingrediente activo.

Uso de poloxaminas como inductoras de la diferenciación osteogénica de células mesenquimales.

Sector de la técnica

La presente invención se enmarca en el campo de la inducción de diferenciación de células mesenquimales y progenitoras en osteoblastos.

Antecedentes

En situaciones patológicas graves (fracturas complejas, traumatismos, tratamiento de tumores óseos y reemplazamiento de articulaciones o defectos congénitos) el hueso dañado no se forma o regenera espontáneamente. Para restaurar su integridad estructural y funcional, se pueden aplicar autoinjertos o hueso "alogénico" procedente de bancos de tejidos, lo que no está exento de efectos adversos que pueden llegar a ser graves (Bauer y Muschler, Clin. Orthop. 10-27, 2000). Además, la terapia de reparación del hueso se puede suplementar con la estimulación bioquímica de su curación local mediante la administración de factores de crecimiento que promueven la formación de osteoblastos (Lieberman et al., J. Bone Joint Surg. Am. 84A, 1032-1044, 2002; Finkemeier. J. Bone Joint Surg. Am. 84, 454-464, 2002). La aplicación terapéutica de los factores de crecimiento plantea importantes dificultades derivadas de su corta semivida biológica, su deficiente estabilidad, su selectividad tisular y su toxicidad y actividad carcinogénica potenciales. Ello hace que la búsqueda de moléculas sintéticas con capacidad osteogénica, mejor perfil de seguridad/eficacia y más accesibles desde el punto de vista económico constituya un área de investigación muy activa (Chun-Ya E. Han y col. Bioorg. Med. Chem. Lett. 19, 1442-1445, 2009). En este sentido, se ha demostrado ya la efectividad osteogénica de la simvastatina (Ayukawa y col., J. Oral Rehab. 37, 123-130, 2010).

En la patente WO20077108689 se reivindica un método ex vivo que comprende adicionar una poliamina sobre un medio de cultivo que contiene células madre en suspensión. En una reivindicación dependiente se concreta que las poliaminas son las moléculas de origen natural espermidina, espermina y sus precursores ornitina y putrescina. La estructura de la putrescina es H₂N-(CH₂)₄-NH₂, la ornitina es un aminoácido de fórmula H₂N-(CH₂)₃-CH(NH₂)-COOH, la espermidina es una triamina H₂N-(CH₂)₄-NH-(CH₂)₃-NH₂ y la espermina es una tetramina H₂N-(CH₂)₃-NH-(CH₂)₄-NH-(CH₂)₃-NH₂. Todas ellas son aminas o poliaminas de bajo peso molecular caracterizadas por presentar grupos amino terminales y una distancia entre grupos amino de 3 ó más átomos de carbono.

Ming Cai y col. (Pharmazie 63, 751-756, 2008) han descrito la actividad osteogénica de CBMIDA (catecol-3,6-bis(ácido metileniminodiacetico)).

Por otra parte, los copolímeros bloque con capacidad de gelificación in situ se han mostrado como excipientes farmacéuticos muy adecuados para la preparación de sistemas inyectables de factores de crecimiento que forman un depot en las inmediaciones de la zona de administración. Los polímeros bloque de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno)-poli(óxido de etileno), PEO-PPO-PEO, de la familia de los Pluronics han sido ampliamente ensayados como transportadores de factores de crecimiento, que son capaces de retenerlos y de proporcionar una cesión sostenida en el entorno del defecto óseo que se quiere corregir (Clokie y col. Plast. Reconstr. Surg. 105, 628-637, 2000). Los Pluronics por sí solos, en ausencia de factor de diferenciación, carecen de actividad osteogénica aunque sí se ha descrito su capacidad para inducir la formación de adipocitos a partir de células madre mesenquimales (Vashi y col. Biomaterials 29, 573-579, 2008).

Otra familia de copolímeros bloque de PEO y PPO es la de las poloxaminas o Tetronics, que presentan una estructura en estrella con cuatro brazos de PEO-PPO que terminan en grupos hidroxilo, unidos a través de un grupo etilendiamino central. Se encuentran disponibles comercialmente en una amplia variedad de pesos moleculares y relaciones molares EO/PO (Chiappetta y Sosnik. Eur. J. Pharm. Biopharm. 66, 303-317, 2007). Las poloxaminas se utilizan como agentes solubilizantes y estabilizantes de fármacos, para crear superficies stealth en nanopartículas, como componentes de hidrogeles para cesión controlada de fármacos y como componentes de líquidos de limpieza y conservación de lentes de contacto (Alvarez-Lorenzo y col. Frontiers in Bioscience E2, 424-440, 2010).

También se ha propuesto el uso de poloxaminas como componentes de sistemas de liberación de factores de crecimiento para el tratamiento de defectos óseos. Por ejemplo, Tae y col. (Composite comprising polysaccharide-fimctionalized nanoparticle and hydrogel matrix, a drug delivery system and a bone defect replacement matrix for sustained release comprising the same, and the preparation method thereof. U.S. Pat. Appl. Publ. (2007), Cont.-in-part of U.S. Ser. No. 391,480. CODEN: USXXCO US 2007248675 A1) reivindican la preparación y el uso de nanopartículas recubiertas con polímeros emulsificantes biocompatibles, entre los que se citan las poloxaminas, para controlar la cesión de factores de crecimiento. Por otra parte, en la solicitud de patente WO94/25080 se reivindica un método que comprende mezclar un hidrogel con células e implantarlas en un animal. Entre los copolímeros que se citan como componentes de los hidrogeles se encuentran las poloxaminas. En estos sistemas, las poloxaminas sólo actúan como excipientes inertes y no como sustancias activas.

Descripción de la invención

En la presente invención se describe por primera vez la actividad de las poloxaminas como inductoras en la diferenciación de células mesenquimales o progenitoras. En particular, se demuestra que tienen capacidad osteogénica.

Por tanto se proporcionan métodos para tratar a pacientes que padecen defectos óseos en general, mediante la administración de una cantidad terapéuticamente eficaz de una composición farmacéutica de poloxaminas. Las poloxaminas son el ingrediente activo en estas composiciones, y por lo tanto, no se requiere de la incorporación de otras sustancias activas.

De este modo, un aspecto de la invención se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento; en un aspecto particular se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento para inducir diferenciación de células mesenquimales o progenitoras; en un aspecto más particular, para inducir la diferenciación de células mesenquimales o progenitoras en osteoblastos.

En otro aspecto particular, la invención se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento para el tratamiento de defectos óseos creados en fracturas conminutas.

En otro aspecto particular se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento para el tratamiento de fracturas asociadas a osteopenia. De entre dichas fracturas son típicas las de la zona distal del radio.

En un aspecto particular se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento para el tratamiento de pseudoartrosis.

En un aspecto particular se dirige a una o varias poloxaminas para su uso como medicamento para el tratamiento de pérdidas de la reserva ósea. Dicha pérdida de la reserva ósea puede ser consecuencia de diversos problemas como por ejemplo la respuesta a ciertos materiales traducida en osteolisis y/o protección de esfuerzos, como ocurre en las prótesis articulares, en quistes oseoesenciales, gangliones intraóseos y fusiones espinales.

Las poloxaminas tienen grandes ventajas frente a las sustancias para las que se ha descrito hasta el momento capacidad osteogénica:

- Las poloxaminas, debido a que son polímeros sintéticos, tienen una estructura bien definida y conocida, y se incluyeron en numerosos ensayos para aplicaciones biomédicas, y su uso está autorizado en cosmética y productos de limpieza y conservación de lentes de contacto;

- Las poloxaminas son citocompatibles hasta proporciones muy elevadas, lo que hace que su margen de seguridad pueda ser más alto que el de los factores de crecimiento;

- No se ha descrito hasta el momento para las poloxaminas ninguna actividad farmacológica, por lo que no es previsible que de su uso se puedan derivar efectos secundarios relevantes;

- Se comercializan a precios mucho más bajos que los factores de crecimiento, por lo que ofrecen una mejor relación... [Seguir leyendo]

1. Uso de una o varias poloxaminas para inducir la diferenciación de células mesenquimales o progenitoras en osteoblastos, con la condición de que se exceptúan las células madre procedentes de embriones humanos.

2. Uso de una o varias poloxaminas para la preparación de un medicamento para el tratamiento de defectos óseos creados en fracturas conminutas.

3. Uso de una o varias poloxaminas para la preparación de un medicamento para el tratamiento de fracturas asociadas a osteopenia.

4. Uso de una o varias poloxaminas para la preparación de un medicamento para el tratamiento de pseudoartrosis.

5. Uso de una o varias poloxaminas para la preparación de un medicamento para el tratamiento de pérdidas de la reserva ósea.

6. Composición farmacéutica que consiste en una disolución o dispersión acuosa esterilizada de una o varias poloxaminas para inducir la diferenciación de células mesenquimales o progenitoras en osteoblastos.

7. Composición farmacéutica según la reivindicación 6, donde la concentración total de poloxaminas está comprendida entre el 2 y el 30%.

8. Composición farmacéutica según la reivindicación 7, donde la concentración total de poloxaminas está comprendida entre el 10 y el 20%.

9. Procedimiento para la preparación de una composición farmacéutica, como se describió en las reivindicaciones 6 a 8, que comprende a) mezclar una o varias poloxaminas en un medio acuoso a pH entre 6.5 y 7.5 y a una temperatura entre 0 y 37ºC, y b) esterilización de la mezcla.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende una etapa adicional después de la etapa a) y antes de la etapa b), que consiste en añadir un agente isotonizante.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 9 y 10, donde el pH es 7.4.

12. Procedimiento según las reivindicaciones 9 a 11, donde la esterilización se lleva a cabo mediante un proceso seleccionado del siguiente grupo: filtración en condiciones estériles, aplicación de calor húmedo en el envase definitivo, y radiaciones ionizantes o no ionizantes.

13. Método para inducir la diferenciación de células mesenquimales o progenitoras, excepto células madre embrionarias humanas, en osteoblastos que comprende poner en contacto a) una disolución o dispersión acuosa esterilizada de una o varias poloxaminas, con b) células mesenquimales o progenitoras, excepto células madre embrionarias humanas, que se encuentran en un medio de cultivo y el método se realiza in vitro.