Mejora en la criopreservación de las células madre mesenquimales

Las células madre mesenquimales (MSC) son un tipo de células primitivas multipotenciales presentes en todos los tejidos adultos, con capacidad de autorrenovación, de diferenciarse en diversos tipos de células y de regular la homeostasis en los tejidos a través de la producción de factores tróficos. Se usan desde hace 15 años en múltiples ensayos clínicos dirigidos al tratamiento de diferentes enfermedades metabólicas, inmunohematológicas y de base inflamatoria, dado que se ha encontrado que tienen también importantes propiedades inmunomoduladoras.

A nivel mundial existen en la actualidad más de 63.000 ensayos clínicos abiertos o ya finalizados basados en el uso terapéutico de las MSC. Algunas de las aplicaciones más frecuentes están relacionadas con enfermedades osteodegenerativas, como pueden ser osteopenia, osteogénesis imperfecta, osteoartritis u osteroporisis. Respecto a esta última, se estima que es responsable de dos millones de fracturas óseas al año, lo cual genera un gasto anual de 19 billones de dólares. Para el año 2025, los expertos predicen que estos datos aumentarán a tres millones de fracturas óseas y 25,3 billones de dólares anuales, que deberán ser costeadas por los servicios sanitarios. Otra de las patologías más comúnmente tratada con MSC es la enfermedad injerto contra huésped (EICH), la principal complicación posterior a un trasplante de células madre hematopoyéticas. Se ha estimado que solamente en EEUU más de 40.000 pacientes de EICH requerirán tratamiento a lo largo de la próxima década, que irá asociado a un gasto sanitario de 27 billones de dólares.

Teniendo en cuenta estos datos, la investigación supone un factor fundamental para conseguir la producción a gran escala y distribución de células modificadas que eviten el impacto de estas enfermedades.

Una de las opciones que parecen apuntar a una solución es la criopreservación de las células madre mesenquimales humanas, un proceso a través del cual las células son congeladas en nitrógeno líquido a temperaturas ultrabajas (-196 °C), a fin de disminuir sus funciones vitales y mantenerlas inertes para almacenarlas durante mucho tiempo. A esas temperaturas, cualquier actividad biológica, incluidas las reacciones bioquímicas que producirían la muerte de una célula, quedan efectivamente detenidas. Los métodos de criopreservación buscan alcanzar bajas temperaturas sin provocar daños adicionales causados por la formación de cristales de hielo durante la congelación, y para ello se utilizan agentes crioprotectores, el cual el más utilizado es el dimetilsulfóxido o DMSO. Sin embargo, el DMSO a elevadas concentraciones, puede causar daños celulares por ser citotóxico, además de poder producir algunos tipos de reacciones alérgicas en el paciente. Aparte del DMSO, también se han utilizado con buenos resultados otros compuestos crioprotectores (ej: propilenglicol, polietilenglicol o metilcelulosa), distintas combinaciones de ellos o en presencia de otros aditivos como la albúmina para tratar de mejorar tanto la viabilidad como las propiedades biológicas de las células post-descongelación. Sin embargo, la composición óptima del medio de criopreservación para mantener la viabilidad y las funciones celulares intactas aún no ha sido descrita.

En este sentido, el grupo de investigación de Terapia Celular y Trasplante Hematopoyético del Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria (IMIB) Virgen de la Arrixaca trabaja para poner a punto y optimizar el protocolo de criopreservación de células madre mesenquimales humanas de médula ósea o tejido adiposo y modificadas mediante fucosilación; una modificación que les permite migrar con mayor eficacia a los tejidos afectados una vez infundidas en el paciente, para que, tras su descongelación, se mantengan intactas su viabilidad, propiedades nativas y potencia. Se trata de una posible estrategia para solventar los obstáculos en estos protocolos y que permitan mantener de forma óptima la arquitectura y viabilidad celular, las características nativas y la potencia de las MSC lo más intactas posibles, así como de disponer de dosis clínicas de MSC de forma inmediata y que permita aplicarlas en patologías en las que haya que actuar muy rápidamente como accidentes cerebrovasculares, sepsis bacterianas o infartos de miocardio, tanto en hospitales de la Región de Murcia como en otros hospitales nacionales.

El proyecto está siendo desarrollado por la Dra. Ana García Hernández, hematóloga responsable técnico de la Unidad de Producción Celular (Sala Blanca) del IMIB-Arrixaca; el Dr. Miguel Blanquer, hematólogo del Hospital Clínico Universitario Virgen de la Arrixaca y responsable del Servicio de Criobiología; el Dr. Jose M. Moraleda, jefe del Servicio de Hematología y Hemoterapia del Hospital Clínico Universitario Virgen de la Arrixaca y coordinador de la Red de Terapia Celular del Instituto de Salud Carlos III, y el Dr. David García Bernal, como investigador responsable del proyecto, siendo también uno de los Investigadores Principales del Grupo de Investigación de Terapia Celular y Trasplante Hematopoyético del Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria Virgen de la Arrixaca.

En la experiencia del grupo de investigación, las MSC, tras ser criopreservadas y posteriormente descongeladas, retienen en gran medida parte de sus propiedades nativas, «aunque desconocemos si éstas se pierden o se reducen durante el proceso de congelación/descongelación», afirma el Dr. David García, añadiendo que «hasta la fecha no se ha analizado si la composición del medio de criopreservación, la densidad celular a la que se realiza la criopreservación o el protocolo de descongelación puede mejorar tanto estas propiedades como otras características funcionales de las MSC».

En la práctica clínica, destaca que la falta de disponibilidad de un donante adecuado, el alto coste del procesamiento, la larga y costosa expansión celular 'in vitro' y las críticas técnicas de manipulación –que deben de ser realizadas por personal altamente cualificado y en unas instalaciones muy específicas–, restringen en gran medida las potenciales aplicaciones clínicas de las MSC. De hecho, es difícil obtener una dosis clínica de MSC de algunos pacientes, como MSC de tejido adiposo de pacientes muy delgados, o de médula ósea de pacientes osteoporóticos con huesos muy frágiles. Además, las MSC aisladas de donantes de mayor edad tienen una capacidad de proliferación disminuida, menor capacidad de diferenciación y menor potencial regenerativo, conduciendo posteriormente a tratamientos poco eficaces. Por el contrario, la obtención de MSC alogénicas de donantes sanos jóvenes es una óptima elección para resolver este problema. Además, la expansión de MSC autólogas o del propio donante, para obtener una dosis clínica es tiempo-dependiente, haciendo difícil esta aproximación terapéutica para el tratamiento temprano de enfermedades en fase aguda.

De este modo, actualmente existe una necesidad no cubierta de tratamientos de ciertos tipos de patologías, ya que los empleados no alteran la evolución natural de algunas de estas enfermedades, y por lo tanto no son del todo eficaces. Sin embargo, los tratamientos basados en terapia celular con MSC, debido a sus propiedades nativas, si pueden alterar favorablemente la evolución natural de estas enfermedades. «Desde este punto de vista, el mercado se podría aproximar a un elevado número de pacientes con distintas patologías mediante el diseño y puesta en marcha de nuevos ensayos clínicos», señala el Dr. García. Como precedente, su grupo de investigación ha sido el primero en el mundo en poner en marcha un ensayo clínico fase I con MSC humanas de médula ósea modificadas mediante fucosilación en pacientes de osteoporosis, siendo factible posteriormente el diseño y realización de ensayos clínicos multicéntricos con la misma fuente celular en condiciones criopreservadas.

Para los investigadores, las MSC alogénicas criopreservadas es una alternativa terapéutica prometedora respecto a las MSC autólogas con múltiples ventajas en cuanto a tiempo de obtención, coste de producción y garantía de calidad. Al ser mantenidas mediante criopreservación, una vez obtenidas pueden estar fácilmente disponibles, ser descongeladas de forma rápida y administrarlas inmediatamente al paciente. En este aspecto, la creación de criobancos de MSC alogénicas procedentes de donantes sanos y a dosis clínicas facilitaría enormemente sus futuras aplicaciones para tratar múltiples patologías en hospitales nacionales o internacionales, permitiendo así el acceso de este tipo de terapias a pacientes de otras localizaciones geográficas.

Para poner en marcha el estudio, el grupo de investigación ha contado con el respaldo de la Fundación Séneca en sus ayudas a grupos de investigación para la comercialización y la explotación industrial de resultados bajo el modelo 'Prueba de Concepto', con un importe de 24.500 euros. Una convocatoria que tiene como objetivo que estos investigadores puedan comprobar si los resultados ya obtenidos funcionarían en un entorno real en la empresa, y poder comercializar los resultados obtenidos en proyectos de investigación científica y técnica.

«Esta convocatoria nos ha permitido poner en marcha un estudio que por sus características era muy complicado de poder ser financiado en otras convocatorias de proyectos a nivel nacional. Esta oportunidad nos va a permitir llegar a un estado de madurez tecnológica suficiente como para poder aplicar los resultados que se obtengan en este estudio a la práctica clínica, con lo que podrán beneficiarse muchos pacientes», señala David García, añadiendo, con orgullo, que empresas biotecnológicas internacionales ya han demostrado interés en el estudio y se han ofrecido a participar como potenciales inversores para explotar esta tecnología en un futuro próximo.