Efectos mediados por calcio de corales y métodos de uso de los mismos.

Un método para preparar un andamio de coral o biomatriz de coral sembrado con células precursoras para inducir o potenciar la formación de hueso y/o cartílago,

en el que el método comprende sembrar un andamio de coral o biomatriz de coral con células precursoras en cultivo en presencia de un quelante de calcio durante un periodo de tiempo suficiente para sembrar dicho andamio de coral o biomatriz de coral, con la condición de que las células precursoras no sean células madre embrionarias humanas.

Efectos mediados por calcio de corales y métodos de uso de los mismos Esta invención está dirigida a andamios de corales sembrados con células precursoras en cultivo en presencia de un quelante de calcio y a usos de los mismos en la inducción o la mejora de la formación de hueso y/o cartílago en un sujeto, y a kits relacionados con ellos. También se describe en esta memoria el uso de corales supra-reguladores de cadherina para tratar el cáncer o inhibir la progresión del cáncer y el uso de especies productoras de aragonita o calcita para la liberación de calcio in vivo.

Antecedentes de la invención

La intervención quirúrgica y el injerto son a veces necesarios para restaurar la función mecánica y reconstruir la morfología del hueso resultante de trauma, tumores, o desarrollos óseos anormales. También se han utilizado durante muchos años materiales sintéticos tales como metales y cementos óseos, pero a menudo resultan en una osteopenia asociada al uso de implantes protésicos para el hueso circundante y el fallo por fatiga del implante. Otra posibilidad es el injerto autólogo de hueso, aunque el suministro de tejido óseo autólogo es limitado y su recogida es dolorosa, con el riesgo de infección, hemorragia, discapacidad cosmética, lesión de los nervios y la pérdida de función del hueso. Además, una morbilidad significativa se asocia con los sitios de recogida del autoinjerto. Estos problemas pueden ser superados mediante tejido de ingeniería utilizando andamios hechos de biomateriales sintéticos o naturales que fomentan la adherencia, migración, proliferación y diferenciación de células madre de la médula ósea, también conocidas como células madre mesenquimales (MSCs) . Se puede fomentar una asociación entre biocomponentes y respuestas regenerativa y de reparación biológicas proporcionando un andamio que contenga espacios morfológicamente compatibles con osteonas y sus interconexiones vasculares.

El microentorno inmediato y la organización tridimensional (3D) son factores importantes en la diferenciación en general, y particularmente en la diferenciación osteogénica.

Algunos andamios de ingeniería de tejido óseo consisten en polímeros naturales tales como colágeno, alginato, ácido hialurónico y quitosano. Los materiales naturales ofrecen las ventajas de la interacción específica de las células, una fácil siembra de células debido a sus interacciones hidrofílicas, baja toxicidad y baja respuesta inflamatoria crónica. Sin embargo, estos andamios son a menudo mecánicamente inestables y no contribuyen fácilmente a la creación de estructuras de tejido con una forma predefinida específica para el trasplante. Para obtener una resistencia mecánica, se requiere una modificación química, que puede conducir a la toxicidad.

Aunque la mayoría de los materiales candidatos deben ser sintéticamente modificados para cumplir con los requisitos esenciales de un sustituto adecuado de hueso y/o cartílago, este no es necesariamente el caso de material esquelético marino tal como los exoesqueletos de coral naturales. Organismos sésiles y de vida libre calcificados albergan una gran variedad de materiales esqueléticos modularmente organizados a nanoescala hasta mesoescala.

Compendio de la invención

La presente invención proporciona un método para preparar un andamio de corales o biomatriz de corales sembrado con células precursoras para inducir o potenciar la formación de hueso y/o cartílago, en el que el método comprende sembrar un andamio de corales o biomatriz de corales con células precursoras en cultivo en presencia de un quelante de calcio durante un periodo de tiempo suficiente para sembrar dicho andamio de corales o biomatriz de corales, con la condición de que las células precursoras no sean células madre embrionarias humanas. En otra realización, la presente invención proporciona un kit para la formación de hueso y/o cartílago que comprende un andamio de corales o biomatriz de corales, un quelante de calcio y células precursoras de hueso y/o cartílago para la siembra en dicho andamio de corales o biomatriz de corales en cultivo en presencia de dicho quelante de calcio, con la condición de que las células precursoras no sean células madre embrionarias humanas.

También se describe en esta memoria y no es una realización de la presente invención un método para tratar el 45 cáncer o inhibir la progresión del cáncer, que comprende poner en contacto una célula neoplásica, pre-neoplásica o hiperplásica en un sujeto con una composición que comprende coral, en el que dicho coral supra-regula los niveles de cadherina y en el que dicho coral es de las especies Porites o Acropora.

También se describe en esta memoria y no es una realización de la presente invención un método para prevenir una recaída de cáncer, reducir la incidencia de cáncer, prolongar la remisión de cáncer o tratar un precursor 50 precanceroso, comprendiendo el método poner en contacto una célula neoplásica, pre-neoplásica o hiperplásica en un sujeto con una composición que comprende coral, en el que dicho coral supra-regula los niveles de cadherina.

También se describe en esta memoria y no es una realización de la presente invención un método de liberación de calcio in vivo, que comprende poner en contacto células en un sujeto con una especie productora de aragonita o calcita, mediante el cual células reclutadas a dicha aragonita o calcita fomentan la liberación de calcio a partir de 55 dicha aragonita o calcita.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1A es un dibujo esquemático del experimento de biomarcaje. El experimento se realizó en tres etapas: (A) clonación bajo el agua de microcolonias de M dichotoma, (B) incubación y biomarcaje de microcolonias en un sistema de tanque y (C) siembra de MSCs en biomatrices marcadas.

La Fig. 1B presenta fotografías de las etapas de biomarcaje representados en la Fig. 2A. Se cortaron puntas de M dichotoma, se pegaron a portaobjetos de vidrio y se colocaron en placas de PVC (a y b) . Las puntas actúan como centros de crecimiento a partir de los cuales se estableció una fina capa porosa de aragonita cristalina (c) . Las microcolonias fueron transferidas a sistemas de tanques y se incubaron con 45Ca2+ (d) y calceína (e) durante 48 horas. Después, las MSCs fueron sembradas en biomatrices marcados y se cultivaron con medio con bajo contenido en calcio o de control. Fotografías de la zona central de la biomatriz de aragonita porosa y cristales situados en los lados/márgenes de la biomatriz sembrada con MSCs se muestran en (f) y (g) , respectivamente.

Las Figs. 2A y 2B presentan micrografías electrónicas de barrido (SEMs) que muestran la distribución de células y la densidad en biomatrices de Porites lutea (POR) y POR revestida de oro (GCPOR) sembradas con MSCs los días 1, 4 y 7 después de la siembra. También se demostró el efecto de la incubación con el quelante de calcio, EGTA sobre la distribución y densidad de las células. Barra de escala = 100 micras.

La Fig. 3 presenta las mediciones de calcio en células madre mesenquimales (MSCs) sembradas en biomatrices biomarcadas. (A) fotografías de microscopía de fluorescencia que muestran la absorción de calcio en la biomatriz marcada con calceína (B-D) por parte de MSCs 7 días después de la siembra (en rojo) ; los núcleos de las células se muestran en azul. Aumentos de fotografía: (A y B) X200; (C y D) X400. (E) medición de 45Ca2+ en MSCs sembradas en biomatrices biomarcadas, 3 y 10 días después de la siembra. Los resultados están normalizados a concentraciones de ADN y se muestra como media ± DE. (ensayo t de Student: (*) p <0, 01.

La Fig. 4 presenta la expresión de ARNm de cadherina en MSCs sembradas en Porites lutea (POR) . (A) expresión de ARNm de cadherina-11 (Cad-11) en MSCs sembradas en biomatrices de POR y POR (GOLD) revestidas de oro en diferentes días después de la siembra. Los niveles de expresión de ARNm se muestran como cambios veces ±

DE, en relación con el nivel de expresión de biomatrices GOLD el día 1. (B) la expresión de ARNm de N-cadherina (N-Cad) en MSCs sembradas en biomatrices de Porites lutea (POR) y revestidas de oro POR (GOLD) en diferentes días después de la siembra. Los niveles de expresión de ARNm se muestran como veces de cambios ± DE, en relación con el nivel de expresión de biomatrices GOLD el día 1.

Descripción detallada de la presente invención El coral, que se compone de CaCO3 en la forma cristalina de calcita, aragonita y silicato de SiO2 combinado con Mg (OH) 2, tiene las ventajas de permitir una rápida invasión, adhesión y proliferación celular. Sorprendentemente, se encontró que el coral, cuando entra en contacto... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar un andamio de coral o biomatriz de coral sembrado con células precursoras para inducir o potenciar la formación de hueso y/o cartílago, en el que el método comprende sembrar un andamio de coral o biomatriz de coral con células precursoras en cultivo en presencia de un quelante de calcio durante un periodo de tiempo suficiente para sembrar dicho andamio de coral o biomatriz de coral, con la condición de que las células precursoras no sean células madre embrionarias humanas.

2. El método de la reivindicación 1, en el que dicho coral es de una especie de Porites, una especie de Millepora o una especie de Acropora.

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicho quelante de calcio es EDTA o calceína.

4. El método de la reivindicación 1, en el que dichas células precursoras son células madre mesenquimales, condrocitos u osteoblastos.

5. El método de la reivindicación 1, en el que dichas células precursoras son células madre mesenquimales.

6. El método de la reivindicación 1, en el que dicho coral se siembra con dicha célula precursora en medio exento de suero.

7. El método de la reivindicación 1, en el que dichas células precursoras son autólogas, singénicas o alogénicas.

8. Un kit para la formación de hueso y/o cartílago, en donde el kit comprende un andamio de coral o biomatriz de coral, un quelante de calcio y células precursoras de hueso y/o cartílago para la siembra en dicho andamio de coral o biomatriz de coral en cultivo en presencia de dicho quelante de calcio, con la condición de que las células precursoras no sean células madre embrionarias humanas.