Composición y procedimientos para la producción de tejidos biológicos y construcciones tisulares.

Un procedimiento para preparación de una construcción tisular implantable,

comprendiendo dicho procedimiento:

(a) proporcionar una estructura de múltiples capas implantable que comprende:

(i) una capa de integración; y

(ii) una capa de soporte celular que comprende una matriz de esponja, estando la capa de soporte celularunida operativamente a la primera capa de integración; y

(b) introducir una solución que comprende condrocitos suspendidos en dicha estructura de múltiples capas paracrear un dispositivo sembrado; y

(c) cultivar dicho dispositivo sembrado en condiciones que comprenden una presión hidrostática cíclica con unafase de reposo a presión atmosférica durante uno a sesenta días.

Composición y procedimientos para la producción de tejidos biológicos y construcciones tisulares Campo de la invención La presente invención se refiere a procedimientos para preparar tejidos y construcciones tisulares. En particular, la invención enumera procedimientos que incorporan células en matrices biológicas.

Antecedentes Los tejidos y órganos de vertebrados con frecuencia no consiguen recuperar la forma y la función normales cuando se dañan y con frecuencia no consiguen (debido a traumatismo metabólico y/o mecánico) integrarse adecuadamente con un huésped cuando se trasplantan. En un intento de reconstruir tejidos y órganos, los cirujanos han implantado tejidos vivos o materiales no vivos en lugar de estructuras anatómicas nativas dañadas o resecadas. Estas técnicas tradicionales tienen limitaciones. Por ejemplo aunque los autoinjertos son histocompatibles, la pérdida de tejido del sitio donador con frecuencia crea patologías anatómicas y/o fisiológicas en el mismo huésped. Por otro lado, los aloinjertos y xenoinjertos trasplantados con frecuencia provocan una respuesta inmune patológica que se aproxima al rechazo de estos injertos por el huésped.

Los materiales de trasplante no vivos tienen una utilidad marginal en la reparación y trasplante de tejidos nativos, construcciones tisulares y órganos. Específicamente, los materiales no vivos trasplantados están especialmente sujetos a extrusión, infección y formación de tejido cicatrizante.

También se ha descrito el uso de tejido modificado por biotecnología como alternativa a tejidos nativos trasplantados y materiales no vivos. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 5.902.741 de Purchio y col. enseña un procedimiento para cultivar tejido cartilaginoso in vitro usando un armazón inoculado con un medio nutriente que porta células cartilaginosas o precursores. De forma similar la Patente de Estados Unidos Nº 5.928.945 de Selektar y col. enseña un procedimiento para producir neo-cartílago obtenido por ingeniería biológica aplicando tensión de flujo de cizallamiento de flujo de fluido a condrocitos. En otro ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 6.080.194 de Pachence y col. enseña un molde para producir cartílago articular que comprende una matriz de colágeno densa situada en la superficie del defecto de cartílago para evitar la migración celular y crecimiento interno vascular a partir de la placa sub-condral.

SMITH R L y col.: “In vitro stimulation of articular chondrocyte mRNA and extracellular matrix synthesis by hydrostatic pressure” JOURNAL OF ORTHOPAEDIC RESEARCH, JOHN WILEY & SONS, INC, NEEDHAM, MA, vol. 14, Nº 1, 1 de enero de 1996 () , páginas 53-60, ISSN: 0736-0266, desvela un procedimiento que comprende: aproporcionar una solución que comprende condrocitos; b- sembrar los condrocitos en un dispositivo para obtener una monocapa de alta densidad en un dispositivo sembrado; c- tratar dicho dispositivo sembrado en condiciones que comprenden someter a dicho dispositivo sembrado con condrocitos a cultivo con una presión hidrostática cíclica de 10 MPa a 1 Hz durante 4 horas. La presión hidrostática cíclica simula la presión hidrostática fisiológica y activa los condrocitos.

Sin embargo, estas composiciones y procedimientos (en la técnica anterior) sólo se aproximan a una fracción del repertorio anatómico y fisiológico del tejido nativo que intentan remplazar. Más específicamente, estos defectos en la técnica anterior pueden, en parte, atribuirse a la incapacidad para sembrar de forma uniforme, cultivar y diferenciar células a través de la sección transversal completa de una capa de soporte celular tridimensional. Lo que se necesita, por lo tanto son tejido trasplantable y construcciones tisulares que pueden soportar células en su estado metabólico normal y pueden integrarse anatómicamente y fisiológicamente con un huésped sin provocar una patogenia.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a procedimientos para la preparación de tejidos y construcciones tisulares. En particular, la invención se refiere a la construcción de una estructura biológica en múltiples capas (es decir armazón de sistema) que comprende células vivas incorporadas en una matriz de soporte celular. El procedimiento de la invención se define en la reivindicación 1. La presente invención contempla una composición que comprende una primera capa de integración; una segunda capa de soporte celular (que comprende una matriz de esponja) unida operativamente a dicha primera capa de integración en la que dicha capa de soporte está sembrada con células (suspendidas en un gel) , y una tercera capa protectora unida operativamente a dicha primera y segunda capas.

No se pretende que el procedimiento de la presente invención se limite a proporcionar una composición que comprenda un sistema de múltiples capas que tenga un número específico de capas. En una realización, dicho sistema de múltiples capas comprende dos capas. En una realización preferida, dicho sistema de múltiples capas comprende tres capas. En otra realización, dicho sistema de múltiples capas comprende más de tres capas.

No se pretende que el elemento de gel de dicha capa de soporte celular se limite a una composición única. En una realización, dicho elemento de gel comprende gelatina. En otra realización, dicho elemento de gel comprende

colágeno. En una realización preferida, dicho elemento de gel comprende colágeno de Tipo I.

No se pretende que los procedimientos de la presente invención se limiten a células recogidas de ninguna especie particular. En una realización, dichas células son células de mamífero. En una realización preferida, dichas células son de un ser humano. Las células usadas en los procedimientos de la presente invención son condrocitos recogidos de tejido conectivo. En una realización preferida, dicho tejido conectivo es cartílago.

En una realización, la presente invención describe procedimientos para preparar tejidos o construcciones tisulares usando un sistema de múltiples capas que incluye una matriz de soporte celular sembrada con células vivas directamente aisladas y/o expandidas a partir de tejido viable. En una realización preferida, la presente invención contempla un procedimiento que proporciona una matriz de soporte celular, un gel y células; mezclar dichas células con dicho gel para formar una suspensión celular; y poner en contacto dicha suspensión celular con dicha matriz de soporte celular para crear una matriz sembrada de células.

En otra realización, la presente invención comprende además aplicar calor a dicha matriz sembrada con células en condiciones en las que dicho gel se cura a una forma sustancialmente sólida, formando de este modo una matriz sembrada con células curada con calor.

La presente invención comprende además cultivar dicha matriz sembrada con células curada por calor en condiciones que comprenden presión hidrostática cíclica, pudiendo dicha matriz de soporte celular consistir esencialmente en colágeno de tipo I poroso y siendo dichas células condrocitos.

En una realización, la presente invención describe un procedimiento, que comprende:

a) proporcionar, i) una solución que comprende condrocitos suspendidos; ii) una matriz de esponja; y iii) un medio de tratamiento; b) introducir dicha matriz de esponja en dicha solución en condiciones tales que dicha solución entre en dicha esponja por acción capilar y dichos condrocitos entren en contacto con dicha matriz para crear un dispositivo sembrado; y c) tratar dicho dispositivo sembrado con dicho medio de tratamiento en condiciones tales que al menos una parte de dicha solución solidifique dentro de dicho dispositivo.

En una realización de la presente invención, dicho medio de tratamiento comprende una cámara de cultivo. En otra realización, la presente invención contempla un tratamiento, de dicho dispositivo sembrado, que comprende calentar en ausencia de dióxido de carbono.

En una realización de la presente invención, la matriz de esponja se configura para trasplantarse a una articulación de un ser humano.

En una realización de la presente invención, la solución de suspensión de condrocitos comprende colágeno de tipo I acuoso neutralizado.

En otra realización la presente invención comprende además, después de la etapa (c) anterior, cultivar dichos condrocitos en condiciones tales que dichos condrocitos elaboren productos génicos asociados con la matriz extracelular. En una realización, dicho cultivo se realiza bajo presión hidrostática constante o cíclica estando dicha presión hidrostática cíclica en un intervalo de aproximadamente 0, 01 - 10, 0 MPa a 0, 5 Hz. En otra... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparación de una construcción tisular implantable, comprendiendo dicho procedimiento:

(a) proporcionar una estructura de múltiples capas implantable que comprende:

(i) una capa de integración; y

(ii) una capa de soporte celular que comprende una matriz de esponja, estando la capa de soporte celular unida operativamente a la primera capa de integración; y

(b) introducir una solución que comprende condrocitos suspendidos en dicha estructura de múltiples capas para crear un dispositivo sembrado; y

(c) cultivar dicho dispositivo sembrado en condiciones que comprenden una presión hidrostática cíclica con una fase de reposo a presión atmosférica durante uno a sesenta días.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la estructura de múltiples capas implantable comprende además:

(iii) una capa protectora que aísla una superficie externa de la capa de soporte celular, estando la capa protectora unida operativamente a la capa de soporte celular y la capa de integración.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichos condrocitos se suspenden en una solución de colágeno de Tipo 1 acuosa.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que dicha solución es un sol-gel.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que dicho sol-gel está al menos parcialmente gelificado.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que dicho cultivo da como resultado la activación de dichos condrocitos para elaborar productos génicos asociados con una matriz extracelular.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la fase de reposo es de cuatro a veintiún días.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho cultivo se realiza bajo la presión hidrostática cíclica de 3 MPa a 0, 5 Hz durante seis días seguido de doce días de la fase de reposo.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha matriz de esponja de dicha capa de soporte celular se compone de un colágeno de Tipo 1 en panal biodegradable.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la capa de integración comprende un copolímero de polietilenglicol y colágeno, colágeno, fibrina, agarosa, alginato, quitina, ácido poliláctico, ácido poliglicólico, un copolímero de ácido poliláctico, un copolímero de ácido poliglicólico, un copolímero de colágeno o un copolímero de fibrina.

11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que dicho colágeno de Tipo 1 en panal biodegradable se prepara a partir de colágeno de Tipo 1 gelificando una solución acuosa ácida de colágeno de Tipo 1 con gas de amoniaco para formar un gel de colágeno y liofilizando dicho gel para dar una matriz seca porosa.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha matriz sembrada se cultiva en concentración de oxígeno reducida de menos del 20 % de saturación.