Productos de tejidos derivados de animales que carecen de cualquier expresión de alfa-1,3-galactosiltransferasa funcional.

Un dispositivo protésico que es un andamiaje que comprende componentes de la matriz extracelular obtenidos de tejido de un animal no humano que carece de cualquier expresión funcional de alfa-1,3-galactosiltransferasa.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente Invención proporciona un dispositivo protésico que es un andamiaje que comprende componentes de la matriz extracelular obtenidos de tejido de un animal no humano que carece de cualquier expresión de alfa-1,3- galactoslltransferasa (alfa-1,3-GT) funcional. Los tejidos desvelados en el presente documento pueden usarse en el campo de xenotrasplantes, tales como reconstrucción y reparación ortopédica, reparación de la piel y reparación de tejido Interno, o como dispositivos médicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los animales rumiantes, tales como porcinos, ovinos y bovinos, se consideran fuentes probables de órganos y tejidos de xenolnjerto. A los xenoinjertos porcinos se les ha prestado la mayor atención ya que el abastecimiento de cerdos es abundante, los programas de cría están bien establecidos y su tamaño y fisiología son compatibles con los seres humanos. Otras fuentes de rumiantes, tales como bovinos u ovinos, también se han sugerido como fuente para xenoinjertos de tejido duro y blando. Sin embargo, hay varios obstáculos que deben vencerse antes de que la transferencia de estos órganos o tejidos a seres humanos pueda ser satisfactoria. El más significativo es el rechazo inmunltarlo. El primer obstáculo inmunológico es el "rechazo hiperagudo" (HAR). El HAR se define por la presencia ubicua de altos títulos de anticuerpos naturales previamente formados que se unen al tejido extraño. Se cree que la unión de estos anticuerpos naturales a epítopes diana sobre el endotelio de tejido del donante es el evento Iniciador en HAR. Esta unión, en el plazo de minutos desde la perfusión del tejido del donante con la sangre del receptor, va seguida de activación del complemento, deposición de plaquetas y de fibrina y, por último lugar, por edema intersticial y hemorragia en el órgano del donante, todos los cuales producen rechazo del tejido en el receptor (Strahan y col. (1996) Frontiers in Bioscience 1, e34-41).

El tejido más frecuentemente trasplantado en seres humanos es el hueso (J. M. Lane y col., Current Approaches to Experimental Bone Grafting, 18 Orthopedic Clinics of North America (2) 213 (1987)). En los Estados Unidos solo se realizan cada año más de 100.000 procedimientos de Injerto o Implante de hueso para la reparación o sustitución de defectos óseos resultantes de traumatismo, infección, malformación congènita o tumor maligno. El hueso humano es un tejido conjuntivo duro que consiste en células incorporadas en una matriz extracelular de sustancia fundamental mineralizada y fibras de colágeno (Stedman's Medical Dictionary, Williams & Wllklns, Baltimore, Md. (1995)).

Los injertos e Implantes de hueso se forman frecuentemente de hueso autólogo. Sin embargo, frecuentemente no está disponible tejido de hueso autólogo trasplantare para grandes defectos, particularmente en niños. Además, el trasplante de hueso autólogo puede producir morbilidad posoperatoria tal como dolor, hemorragia, problemas de heridas, Incapacidad cosmética, Infección o daño al nervio en el sitio del donante. Además, dificultades en la fabricación de la forma funcional deseada del tejido de hueso autólogo trasplantado pueden producir menos llenado óptimo del defecto óseo.

Los tejidos blandos, tales como tendones, ligamentos, cartílago, piel, tejido del corazón y válvulas, y tejidos submucosos, también se trasplantan comúnmente en seres humanos. Gran parte de la estructura y muchas de las propiedades del tejido original pueden ser retenidas en trasplantes mediante el uso de materiales de xenolnjerto. El tejido de xenolnjerto representa un suministro ¡limitado de material disponible si puede procesarse para ser seguro para el trasplante en un ser humano.

Una vez implantado en un Individuo, un xenolnjerto provoca reacciones ¡nmunogénlcas tales como rechazo crónico e hiperagudo del xenolnjerto. Debido a este rechazo, los xenoinjertos de hueso presentan elevadas tasas de fractura, resorción y seudoartlculaclón. El principal obstáculo inmunológico para el uso de tejidos animales, tales como porcinos, bovinos u ovinos, como Implantes en seres humanos es el anticuerpo antl-galactosa-alfa-1,3-galactosa natural, que comprende aproximadamente el 1 % de los anticuerpos en seres humanos y monos.

Excepto los monos del viejo mundo, los simios superiores y los seres humanos, la mayoría de los mamíferos llevan glucoproteínas sobre sus superficies celulares que contienen el epítope galactosa-alfa-1,3-galactosa (Galli! y col., J. Biol. Chem. 263: 17755-17762, 1988). A diferencia, las glucoproteínas que contienen galactosa-alfa-1,3-galactosa se encuentran en grandes cantidades sobre células de otros mamíferos, tales como cerdos. Seres humanos, simios superiores y monos del viejo mundo no tienen una galactosa-alfa-1,3-galactosa y tienen un anticuerpo antl- galactosa-alfa-1,3-galactosa que se produce naturalmente que se produce en alta cantidad (Cooper y col., Lancet 342:682-683, 1993). Se une específicamente a glucoproteínas y glucolípldos que llevan galactosa-alfa-1,3Galactosa.

Esta distribución diferencial del "epítope alfa-1,3-GT" y anticuerpos antl-Gal (es decir, anticuerpos que se unen a glucoproteínas y glucolípidos que llevan galactosa-alfa-1,3-galactosa) en mamíferos es el resultado de un proceso evolutivo que seleccionó especies con alfa-1,3-galactoslltransferasa inactlvada (es decir, mutada) en primates del

viejo mundo ancestrales y seres humanos. Así, los seres humanos son "naturalmente defectuosos" en alfa-1,3-GT. Un resultado directo de este evento es el rechazo de xenolnjertos, tales como el rechazo de órganos de cerdo trasplantados en seres humanos ¡nlclalmente mediante HAR.

Se ha ¡mplementado una variedad de estrategias para eliminar o modular la respuesta humoral antl-Gal producida por xenotrasplante porcino, que Incluye la eliminación enzimàtica del epitope con alfa-galactosldasas (Stone y col., Transplantation 63: 640-645, 1997), eliminación de anticuerpo antl-Gal específico (Ye y col., Transplantation 58: 330- 337,1994), encapuchado del epitope con otros restos de hidrato de carbono, que dejaron de eliminar la expresión de alfa-1,3-GT (Tanemura y col., J. Biol. Chem. 27321: 16421-16425, 1998 y Kolke y col., Xenotransplantation 4: 147- 153, 1997) y la introducción de proteínas inhibidoras del complemento (Dalmasso y col., Clin. Exp. Immunol. 86: 31- 35, 1991, Dalmasso y col., Transplantation 52:530-533 (1991)). Costa y col. (FASEB J 13, 1762 (1999)) informaron que la inhibición competitiva de alfa-1,3-GT en cerdos transgénlcos para H-transferasa produce solo la reducción parcial en el número de epitopes. Similarmente, Miyagawa y col. (J Blol. Chem 276, 39310 (2001)) Informaron que los Intentos por bloquear la expresión de epitopes de gal en cerdos transgénicos para N- acetllglucosaminiltransferasa III también produjeron solo reducción parcial de los número de epitopes de gal y dejaron de prolongar significativamente la supervivencia del Injerto en receptores de primate.

Badylak y col. desarrollaron un proceso para aislar tejido submucoso del Intestino delgado de cerdos para su uso en una variedad de injertos de tejido que incluyen injertos de tejido conjuntivo para la reparación de ligamentos de la rodilla (ligamento cruzado anterior) y reparación del manguito de los rotadores del hombro. El material de la submucosa del intestino delgado (SIS) se trata usando etapas químicas y enzimáticas para desnudar el tejido de células viables, dejando una matriz extracelular acelular que estimula el crecimiento hacia adentro de células huésped y la regeneración de tejido (véanse, por ejemplo, las patentes de EE UU. n° 4.902.508, 4.956.178 y 5.372.821). Este proceso se utiliza actualmente para injertos de tejido humano. Sin embargo, a pesar de las etapas de tratamiento químico, los residuos de azúcar de galactosa-alfa-1,3-galactosa siguen incorporados en el Injerto y producen activación ¡nmunitaria e inflamación en pacientes humanos (Allman y col., 2001, Transplantation 71, 1631- 1640; Mcpherson y col., 2000, Tissue Engineering 6(3), 233-239).

Stone y col. desarrollaron un proceso para tratar tejido blando y tejido de hueso porcino para eliminar material celular seguido de tratamiento con alfa-galactosllsidasa para eliminar la galactosa-alfa-1,3-galactosa del tejido antes del trasplante (Stone y col., Transplantation 1997: 63: 646-651; Stone y col., Transplantation 1998: 65:1577-83). Este proceso ha sido objeto de numerosas publicaciones de patente, que tratan el uso de tal tejido para una variedad de aplicaciones, tales como reparación del ligamento cruzado anterior, reparación de menisco, xenolnjertos de cartílago articular, xenoinjertos de submucosa, xenoinjertos de hueso y de matriz ósea, sustitución de... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo protésico que es un andamiaje que comprende componentes de la matriz extracelular obtenidos de tejido de un animal no humano que carece de cualquier expresión funcional de alfa-1,3-galactosiltransferasa.

2. Un dispositivo protésico según la reivindicación 1, en el que el tejido es tejido blando.

3. Un dispositivo protésico según la reivindicación 1, en el que el tejido es tejido duro.

4. Un dispositivo protésico según la reivindicación 2, en el que los componentes de la matriz son fibras biocompatibles y biorresorbibles.

5. Un dispositivo protésico según la reivindicación 2, en el que el tejido está seleccionado de menisco lateral eliminado de una articulación de la rodilla, cartílago articular eliminado de cualquier articulación, ligamento y/o tendón.

6. Un dispositivo protésico según la reivindicación 2, en el que los componentes de la matriz forman una matriz de volumen porosa seca.

7. Un dispositivo protésico según la reivindicación 6, en el que una porción de la matriz está reticulada.

8. Un dispositivo protésico según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para su uso como un andamiaje.

9. Un dispositivo protésico según la reivindicación 8, que es un andamiaje biocompatible y parcialmente biorresorbible adaptado para el crecimiento hacia adentro de fibrocondrocitos, fibroblastos o condrocitos.

10. Un dispositivo protésico según la reivindicación 1, en el que el tejido comprende tejido de piel, urinario, de la vejiga o submucoso de órgano.

11. Un dispositivo protésico según la reivindicación 10, en el que el tejido comprende piel.

12. Un dispositivo protésico según la reivindicación 1, para su uso en reparación de hernia.

13. Un dispositivo protésico según la reivindicación 1, para su uso en la implantación en una región entre y/o que conecta dos huesos de un sujeto.

14. Un método para fabricar un dispositivo protésico que tiene /n v/vo la forma deseada que comprende:

a) obtener un material de matriz de fibra de tejidos de un animal que carece de cualquier expresión funcional de alfa-1,3-gal;

b) poner esta matriz de fibra biocompatible y parcialmente biorresorbible en un molde que define la forma deseada;

c) liofilizar y/o poner en contacto las fibras con un agente de reticulación químico de forma que ias fibras adopten la forma del molde, o después de completarse el moldeo, cortar la estructura o matriz formada en el molde de manera que su superficie externa sea complementaria a un defecto segmentario.