BRPI0717150B1 - Uses of mesenchymal stem cells - Google Patents
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Abstract
USOS DE CÉLULAS-TRONCO MESENQUIMAIS. A presente invenção refere-se a métodos de tratar doenças autoimunes, respostas alérgicas, câncer, ou doenças inflamatórias em um animal, promover a cicatrização da ferida, restaurar o dano epitelial e promover a angiogênese em um órgão ou tecido de um animal, por administração ao animal de células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz.USES OF MESENCHYMAL STEM CELLS. The present invention relates to methods of treating autoimmune diseases, allergic responses, cancer, or inflammatory diseases in an animal, promoting wound healing, restoring epithelial damage, and promoting angiogenesis in an organ or tissue of an animal, by administering to the animal of mesenchymal stem cells in an effective amount.
Description
[001] A presente invenção foi efetuada com o apoio do Governo sob N° de Contrato N66001-02-C-8068 concedido pelo Departamento da Marinha. O Governo tem certos direitos nesta invenção.[001] The present invention was made with the support of the Government under Contract No. N66001-02-C-8068 granted by the Department of the Navy. The Government has certain rights in this invention.
[002] Este pedido é uma continuação em parte do pedido N° de Série 11/080.298, depositado em 15 de março de 2005, que reivindica prioridade com base no pedido provisório N° de Série 60/555.118, depositado em 22 de março de 2004, cujos conteúdos são incorporados por referência em cada aspecto.[002] This application is a continuation in part of application Serial No. 11/080,298, filed March 15, 2005, which claims priority based on provisional application Serial No. 60/555,118, filed March 22, 2004, the contents of which are incorporated by reference in each aspect.
[003] Esta invenção refere-se às células-tronco mesenquimais. Mais particularmente, esta invenção refere-se aos novos usos para as células-tronco mesenquimais, incluindo a promoção da angiogênese em diversos tecidos e órgãos, o tratamento de doenças autoimunes, o tratamento de respostas alérgicas, o tratamento de câncer, o tratamento de doenças e distúrbios inflamatórios, a promoção da cicatrização da ferida, o tratamento de inflamação, e a restauração do dano epitelial.[003] This invention relates to mesenchymal stem cells. More particularly, this invention relates to novel uses for mesenchymal stem cells, including the promotion of angiogenesis in various tissues and organs, the treatment of autoimmune diseases, the treatment of allergic responses, the treatment of cancer, the treatment of diseases and inflammatory disorders, the promotion of wound healing, the treatment of inflammation, and the restoration of epithelial damage.
[004] As células-tronco mesenquimais (MSCs) são células-tronco multipotentes que podem diferenciar-se prontamente em linhagens que incluem os osteoblastos, os miócitos, os condrócitos e os adipócitos (Pittenger e outros, Science, Vol. 284, p. 143 (1999); Haynesworth, e outros, Bone, Vol. 13, p. 69 (1992); Prockop, Science, Vol. 276, p. 71 (1997)). Os estudos in vitro têm demonstrado a capacidade das MSCs de diferenciar-se em músculo (Wakitani, e outros, Muscle Nerve, Vol. 18, p. 1417 (1995), precursores tipo neuronais (Woodbury, e outros, J. Neurosci. Res., Vol. 69, p. 908 (2002); Sanchez-Ramos, e outros, Exp. Neurol., Vol. 171, p. 109 (2001)), cardiomiócitos (Toma, e outros, Circulation, Vol. 105, p. 93 (2002); Fakuta, Artif. Organs, Vol. 25, p. 185 (2001)) e possivelmente outros tipos de células. Além disso, as MSCs foram mostradas proporcionar camadas alimentadoras efetivas para a expansão de células-tronco hematopoéticas e embrionárias (Eaves, e outros, Ann. N.Y. Acad. Sci., Vol. 938, p. 63 (2001); Wagers, e outros, Gene Therapy, Vol. 9, p. 606 (2002)). Os estudos recentes com uma variedade de modelos de animais têm mostrado que as MSCs podem ser úteis na restauração ou regeneração de osso lesionado, cartilagem, menisco ou tecidos miocárdicos (DeKok, e outros, Clin. Oral Implants Res., Vol. 14, p. 481 (2003)); Wu, e outros, Transplantation, Vol. 75, p. 679 (2003); Noel, e outros, Curr. Opin. Investig. Drugs, Vol. 3, p. 1000 (2002); Ballas, e outros, J. Cell. Biochem. Suppl., Vol. 38, p. 20 (2002); Mackenzie, e outros, Blood Cells MoI. Dis., Vol. 27 (2002)). Diversos investigadores têm usado as MSCs com resultados encorajadores para o transplante em modelos de doenças em animais, incluindo a osteogênese imperfeita (Pereira, e outros, Proc. Nat. Acad. Sci., Vol. 95, p. 1142 (1998)), o parkinsonismo (Schwartz, e outros, Hum. Gene Ther., Vol. 10, p. 2539 (1999)), a lesão do cordão espinhal (Chopp, e outros, Neuroreport, Vol. 11, p. 3001 (2000); Wu, e outros, J. Neurosci. Res., Vol. 72, p. 393 (2003)) e os distúrbios cardíacos (Tomita, e outros, Circulation, Vol. 100, p. 247 (1999). Shake, e outros, Ann. Thorac. Surg., Vol. 73, p. 1919 (2002)). De modo importante, resultados promissores também têm sido relatados em ensaios clínicos para osteogênese imperfeita (Horwitz, e outros, Blood, Vol. 97, p. 1227 (2001); Horowitz, e outros Proc. Nat. Acad. Sci., Vol. 99, p. 8932 (2002)) e enxerto melhorado de transplantes de medula óssea heterólogos (Frassoni, e outros, Int. Society for Cell Therapy, SA006 (resumo) (2002); Koc, e outros, J. Clin. Oncol., Vol. 18, p. 307 (2000)).[004] Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent stem cells that can readily differentiate into lineages that include osteoblasts, myocytes, chondrocytes, and adipocytes (Pittenger et al., Science, Vol. 284, p. 143 (1999); Haynesworth, et al., Bone, Vol. 13, p. 69 (1992); Prockop, Science, Vol. 276, p. 71 (1997)). In vitro studies have demonstrated the ability of MSCs to differentiate into muscle (Wakitani, et al., Muscle Nerve, Vol. 18, p. 1417 (1995), neuronal-like precursors (Woodbury, et al., J. Neurosci. Res ., Vol. 69, p. 908 (2002); Sanchez-Ramos, et al., Exp. Neurol., Vol. 171, p. 109 (2001)), cardiomyocytes (Toma, et al., Circulation, Vol. 105, 93 (2002); Fakuta, Artif. Organs, Vol. 25, p. 185 (2001)) and possibly other cell types. In addition, MSCs have been shown to provide effective feeder layers for hematopoietic stem cell expansion. and embryonic (Eaves, et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., Vol. 938, p. 63 (2001); Wagers, et al., Gene Therapy, Vol. 9, p. 606 (2002)). Recent studies with a variety of animal models have shown that MSCs can be useful in restoring or regenerating injured bone, cartilage, meniscus, or myocardial tissues (DeKok, et al., Clin. Oral Implants Res., Vol. 14, p. 481 (DeKok, et al., Clin. Oral Implants Res., Vol. 14, p. 481 ( 2003)); Wu, et al. Transplantation, Vol. 75, p. 679 (2003); Noel, and others, Curr. opinion Investigation Drugs, Vol. 3, p. 1000 (2002); Ballas, et al., J. Cell. Biochem. Suppl., Vol. 38, p. 20 (2002); Mackenzie, et al., Blood Cells MoI. Dis., Vol. 27 (2002)). Several investigators have used MSCs with encouraging results for transplantation in animal models of disease, including osteogenesis imperfecta (Pereira, et al., Proc. Nat. Acad. Sci., Vol. 95, p. 1142 (1998)), parkinsonism (Schwartz, et al., Hum. Gene Ther., Vol. 10, p. 2539 (1999)), spinal cord injury (Chopp, et al., Neuroreport, Vol. 11, p. 3001 (2000); Wu, et al., J. Neurosci. Res., Vol. 72, p. 393 (2003)) and cardiac disorders (Tomita, et al., Circulation, Vol. 100, p. 247 (1999). Shake, et al. , Ann. Thorac. Surg., Vol. 73, p. 1919 (2002)). Importantly, promising results have also been reported in clinical trials for osteogenesis imperfecta (Horwitz, et al., Blood, Vol. 97, p. 1227 (2001); Horowitz, et al. Proc. Nat. Acad. Sci., Vol. 99, p.8932 (2002)) and improved grafting of heterologous bone marrow transplants (Frassoni, et al., Int. Society for Cell Therapy, SA006 (abstract) (2002); Koc, et al., J. Clin. Oncol. , Vol. 18, p. 307 (2000)).
[005] As MSCs expressam o antígeno de complexo principal de histocompatibilidade (MHC) classe I sobre a sua superfície, porém não expressam o MCH classe II (Le Blanc, e outros, Exp. Hematol., Vol. 31 , p. 890 (2003); Potian, e outros, J. Immunol., Vol. 171 , p. 3426 (2003)) e nenhuma molécula coestimuladora B7 ou CD40 (Majumdar, e outros, J. Biomed. Sci., Vol. 10, p. 228 (2003)), sugerindo que estas células têm um fenótipo pouco imunogênico (Tse, e outros, Transplantation, Vol. 75, p. 389 (2003)). As MSCs também inibem as respostas proliferativas de células T em um modo independente do MHC (Bartholomew, e outros, Exp. Hematol., Vol. 30, p. 42 (2002); Devine, e outros, Cancer J., Vol. 7, p. 576 (2001); DiNicola, e outros, Blood, Vol. 99, p. 3838 (2002)). Estas propriedades imunológicas das MSCs podem melhorar o seu enxerto de transplante e limitar a capacidade do sistema imunológico receptor de reconhecer e rejeitar as células alogênicas após o transplante. A produção de fatores pelas MSCs, que modulam a resposta imune e suportam a hematopoese com a sua capacidade de diferenciar-se em tipos apropriados de células sob estímulos locais, as torna células- tronco desejáveis para o estudo de transplante celular (Majumdar, e outros, Hematother. Stem Cell Res., Vol. 9, p. 841 (2000); Haynesworth, e outros, J. Cell. Physiol., Vol. 166, p. 585 (1996).[005] MSCs express class I major histocompatibility complex (MHC) antigen on their surface, but do not express class II MCH (Le Blanc, et al., Exp. Hematol., Vol. 31, p. 890 ( 2003); Potian, et al., J. Immunol., Vol. 171, p. 3426 (2003)) and no costimulatory B7 or CD40 molecules (Majumdar, et al., J. Biomed. Sci., Vol. 10, p. 228 (2003)), suggesting that these cells have a low immunogenic phenotype (Tse, et al., Transplantation, Vol. 75, p. 389 (2003)). MSCs also inhibit T cell proliferative responses in an MHC-independent manner (Bartholomew, et al., Exp. Hematol., Vol. 30, p. 42 (2002); Devine, et al., Cancer J., Vol. 7 , p.576 (2001); DiNicola, et al., Blood, Vol.99, p.3838 (2002)). These immunological properties of MSCs can improve your transplant engraftment and limit the ability of the recipient immune system to recognize and reject allogeneic cells after transplantation. The production of factors by MSCs, which modulate the immune response and support hematopoiesis with their ability to differentiate into appropriate cell types under local stimuli, makes them desirable stem cells for cell transplantation studies (Majumdar, et al. , Hematother, Stem Cell Res., Vol. 9, p.841 (2000); Haynesworth, et al., J. Cell. Physiol., Vol. 166, p. 585 (1996).
[006] As requerentes agora examinaram as interações das células-tronco mesenquimais com as populações isoladas de células imunes, incluindo as células dendríticas (DC1 e DC2), as células T efetoras (Th1 e Th2), e as células NK. Com base em tais interações, os requerentes descobriram que as células-tronco mesenquimais podem regular a produção de diversos fatores que podem regular diversas etapas no processo de resposta imune. Assim, as células-tronco mesenquimais podem ser empregadas no tratamento de condições de doenças e distúrbios que envolvam o sistema imune, ou doenças, condições, ou distúrbios que envolvam inflamação, dano epitelial, ou respostas alérgicas. Tais doenças, condições, e distúrbios incluem, porém não estão limitados às doenças autoimunes, alergias, artrite, feridas inflamadas, alopecia em áreas (calvície), doenças periodontais, incluindo gengivite e periodontite, e outras doenças, condições ou distúrbios que envolvam uma resposta imune.[006] Applicants have now examined the interactions of mesenchymal stem cells with isolated populations of immune cells, including dendritic cells (DC1 and DC2), effector T cells (Th1 and Th2), and NK cells. Based on such interactions, the applicants found that mesenchymal stem cells can regulate the production of several factors that can regulate various steps in the immune response process. Thus, mesenchymal stem cells may be employed in the treatment of disease conditions and disorders that involve the immune system, or diseases, conditions, or disorders that involve inflammation, epithelial damage, or allergic responses. Such diseases, conditions, and disorders include, but are not limited to, autoimmune diseases, allergies, arthritis, inflamed wounds, alopecia in areas (baldness), periodontal diseases, including gingivitis and periodontitis, and other diseases, conditions, or disorders that involve a immune.
[007] Além disso, acredita-se que as células-tronco mesenquimais expressem e secretem o fator do crescimento endotelial vascular, ou VEGF, o qual promove a angiogênese por estímulo da formação de novos vasos sanguíneos. As células-tronco mesenquimais também estimulam as células mononucleares sanguíneas periféricas (PBMCs) a produzir o VEGF.[007] In addition, mesenchymal stem cells are thought to express and secrete vascular endothelial growth factor, or VEGF, which promotes angiogenesis by stimulating the formation of new blood vessels. Mesenchymal stem cells also stimulate peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) to produce VEGF.
[008] Ademais, acredita-se que as células-tronco mesenquimais estimulem as células dendríticas (DCs) a produzir o Interferon-Beta (IFN-β), o qual promove a supressão do tumor e a imunidade contra a infecção viral.[008] Furthermore, mesenchymal stem cells are believed to stimulate dendritic cells (DCs) to produce Interferon-Beta (IFN-β), which promotes tumor suppression and immunity against viral infection.
[009] De acordo com um aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar uma doença selecionada a partir do grupo que consiste em doenças autoimunes e doença do enxerto versus hospedeiro em um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar a doença no animal.[009] In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method of treating a disease selected from the group consisting of autoimmune diseases and graft versus host disease in an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to treat the disease in the animal.
[010] Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que pelo menos um mecanismo pelo qual as células-tronco mesenquimais suprimem a doença autoimune e a doença do enxerto versus hospedeiro seja causando a liberação da Interleucina-10 (IL-10) das células T reguladoras (células Treg) e/ou das células dendríticas (DC).[010] While the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that at least one mechanism by which mesenchymal stem cells suppress autoimmune disease and graft versus host disease is by causing the release of Interleukin-10 (IL-10) from regulatory T cells (Treg cells) and/or dendritic cells (DC).
[011] As doenças autoimunes que podem ser tratadas de acordo com a presente invenção incluem, porém não estão limitadas à esclerose múltipla, diabete Tipo 1, artrite reumatoide, uveíte, doença autoimune da tireoide, doença inflamatória do intestino, escleroderma, doença de Grave, lúpus, doença de Crohn, doença autoimune linfoproliferativa (ALPS), doença desmielinizante, encefalomielite autoimune, gastrite autoimune (AIG), e doenças autoimunes glomerulares. Também, conforme observado acima, a doença do enxerto versus hospedeiro pode ser tratada. É para ser entendido, entretanto, que o escopo da presente invenção não é para estar limitado ao tratamento das doenças específicas mencionadas neste documento.[011] Autoimmune diseases that can be treated in accordance with the present invention include, but are not limited to, multiple sclerosis,
[012] Em uma modalidade, o animal ao qual são administradas as células-tronco mesenquimais é um mamífero. O mamífero pode ser um primata, incluindo os primatas humanos e não-humanos.[012] In one embodiment, the animal to which the mesenchymal stem cells are administered is a mammal. The mammal may be a primate, including human and non-human primates.
[013] Em geral, a terapia de célula-tronco mesenquimal (MSC) é baseada, por exemplo, na seguinte sequência: coleta do tecido contendo as MSCs, isolamento e expansão das MSCs, e administração das MSCs ao animal, com ou sem manipulação bioquímica ou genética.[013] In general, mesenchymal stem cell (MSC) therapy is based, for example, on the following sequence: collection of tissue containing the MSCs, isolation and expansion of the MSCs, and administration of the MSCs to the animal, with or without manipulation. biochemistry or genetics.
[014] As células-tronco mesenquimais que são administradas podem ser uma composição homogênea ou podem ser uma população de células mistas enriquecida em MSCs. As composições homogêneas de células-tronco mesenquimais podem ser obtidas por cultivo de células aderentes da medula ou do periósteo, ou as células-tronco mesenquimais podem ser identificadas por marcadores específicos da superfície celular, os quais são identificados com anticorpos monoclonais únicos. Um método para obter uma população celular enriquecida em células-tronco mesenquimais é descrito, por exemplo, na Patente U.S. N° 5.486.359. As fontes alternativas para as células- tronco mesenquimais incluem, porém não estão limitadas a sangue, pele, sangue do cordão, músculo, gordura, osso, e pericôndrio.[014] The mesenchymal stem cells that are administered may be a homogeneous composition or may be a mixed cell population enriched in MSCs. Homogeneous compositions of mesenchymal stem cells can be obtained by culturing adherent marrow or periosteum cells, or mesenchymal stem cells can be identified by specific cell surface markers, which are identified with unique monoclonal antibodies. A method for obtaining a cell population enriched in mesenchymal stem cells is described, for example, in U.S. Patent. No. 5,486,359. Alternative sources for mesenchymal stem cells include, but are not limited to, blood, skin, cord blood, muscle, fat, bone, and perichondrium.
[015] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas por uma variedade de procedimentos. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas sistemicamente, tal como por administração intravenosa, intra-arterial ou intraperitoneal.[015] Mesenchymal stem cells can be administered by a variety of procedures. Mesenchymal stem cells can be administered systemically, such as by intravenous, intra-arterial, or intraperitoneal administration.
[016] As células-tronco mesenquimais podem ser a partir de um espectro de fontes, incluindo autólogas, alogênicas ou xenogênicas.[016] Mesenchymal stem cells can be from a spectrum of sources, including autologous, allogeneic, or xenogenic.
[017] As células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade eficaz para tratar uma doença autoimune ou doença do enxerto versus hospedeiro em um animal. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A quantidade de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, a doença autoimune a ser tratada, e a sua proporção e gravidade.[017] Mesenchymal stem cells are administered in an effective amount to treat an autoimmune disease or graft versus host disease in an animal. Mesenchymal stem cells can be administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The amount of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the autoimmune disease being treated, and its proportion and severity.
[018] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável. Por exemplo, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas como uma suspensão de células em um meio líquido farmaceuticamente aceitável ou um gel para aplicação por injeção ou tópica.[018] Mesenchymal stem cells can be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier. For example, mesenchymal stem cells can be administered as a suspension of cells in a pharmaceutically acceptable liquid medium or a gel for injection or topical application.
[019] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar uma resposta inflamatória em um animal. O método compreende a administração ao animal de células- tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar a resposta inflamatória no animal.[019] In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of treating an inflammatory response in an animal. The method comprises administering to the animal mesenchymal stem cells in an amount effective to treat the inflammatory response in the animal.
[020] Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais promovam a maturação das células T em células T reguladoras (Treg), com isso controlando as respostas inflamatórias. Também acredita-se que as células-tronco mesenquimais inibam as células auxiliadoras T 1 (células Th1), com isso diminuindo a expressão do Interferon-y (IFN-y) em certas reações inflamatórias, tais como aquelas associadas com à psoríase, por exemplo.[020] While the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells promote T cell maturation into regulatory T cells (Treg), thereby controlling inflammatory responses. . Mesenchymal stem cells are also believed to inhibit T1 helper cells (Th1 cells), thereby decreasing the expression of Interferon-y (IFN-y) in certain inflammatory reactions, such as those associated with psoriasis, for example. .
[021] Em uma modalidade, as respostas inflamatórias que podem ser tratadas são aquelas associadas à psoríase.[021] In one embodiment, the inflammatory responses that can be treated are those associated with psoriasis.
[022] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um animal de modo tal que as células-tronco mesenquimais contatem as microglias e/ou os astrócitos no cérebro, para reduzir a inflamação, com o que as células-tronco mesenquimais limitam a neurodegeneração causada pelas células gliais ativadas em doenças ou distúrbios tais como a Doença de Alzheimer, a Doença de Parkinson, o acidente vascular cerebral, ou as lesões das células cerebrais.[022] In another embodiment, mesenchymal stem cells can be administered to an animal in such a way that the mesenchymal stem cells contact microglia and/or astrocytes in the brain to reduce inflammation, whereby the mesenchymal stem cells contact microglia and/or astrocytes in the brain. Mesenchymal stem cells limit neurodegeneration caused by activated glial cells in diseases or disorders such as Alzheimer's Disease, Parkinson's Disease, stroke, or brain cell injuries.
[023] Em mais uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um animal, de modo tal que as células-tronco mesenquimais contatem os queratinócitos e as células de Langerhans na epiderme da pele para reduzir a inflamação, conforme possa ocorrer na psoríase, na dermatite crônica, ou na dermatite de contato. Embora esta modalidade não seja para estar limitada a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais possam contatar os queratinócitos e as células de Langerhans na epiderme, e alterar a expressão dos receptores de células T e os perfis de secreção de citocina, resultando na expressão diminuída do fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) e na população aumentada de células T reguladoras (célula Treg).[023] In yet another embodiment, mesenchymal stem cells can be administered to an animal such that the mesenchymal stem cells contact keratinocytes and Langerhans cells in the epidermis of the skin to reduce inflammation as it occurs. in psoriasis, chronic dermatitis, or contact dermatitis. Although this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells can contact keratinocytes and Langerhans cells in the epidermis, and alter T cell receptor expression and cytokine secretion profiles. , resulting in decreased expression of tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and increased population of regulatory T cells (Treg cell).
[024] Em uma modalidade adicional, as células-tronco mesenqui- mais podem ser usadas para reduzir a inflamação no osso, conforme ocorre na artrite e nas condições similares à artrite, incluindo, porém não limitadas à osteoartrite e artrite reumatoide, e nas outras doenças artríticas listadas no site da internet www.arthritis.org/conditions/diseases. Embora o escopo desta modalidade não seja pretendido para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenqui- mais possam inibir a secreção de Interleucina-17 pelas células T da memória no fluido sinovial.[024] In an additional embodiment, mesenchymal stem cells can be used to reduce inflammation in bone, as it occurs in arthritis and arthritis-like conditions, including but not limited to osteoarthritis and rheumatoid arthritis, and in others. arthritic diseases listed on the website www.arthritis.org/conditions/diseases. Although the scope of this modality is not intended to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells can inhibit the secretion of Interleukin-17 by memory T cells into synovial fluid.
[025] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para limitar a inflamação no intestino e no fígado durante a doença inflamatória do intestino e a hepatite crônica, respectivamente. Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja pretendido para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais promovam a secreção aumentada da Interleucina-10 (IL-10) e a geração de células T reguladoras (células Treg).[025] In another embodiment, mesenchymal stem cells can be used to limit inflammation in the gut and liver during inflammatory bowel disease and chronic hepatitis, respectively. While the scope of this aspect of the present invention is not intended to be limited by any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells promote the increased secretion of Interleukin-10 (IL-10) and the generation of regulatory T cells ( Treg).
[026] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para inibir a ativação excessiva de neutrófilos e macrófagos em condições patológicas, tais como a sepse e o trauma, incluindo a lesão por queimadura, a cirurgia, e os transplantes. Embora o escopo desta modalidade não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais promovam a secreção de citocinas supressoras, tais como a IL-10, e inibam o fator inibitório da migração de macrófagos.[026] In another embodiment, mesenchymal stem cells can be used to inhibit excessive neutrophil and macrophage activation in pathological conditions such as sepsis and trauma, including burn injury, surgery, and transplants. Although the scope of this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells promote the secretion of suppressor cytokines, such as IL-10, and inhibit macrophage migration inhibitory factor.
[027] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para controlar a inflamação em locais imunes privilegiados, tais como o olho, incluindo a córnea, o cristalino, o epitélio pigmentado, e a retina, o cérebro, o cordão espinhal, o útero e a placenta de grávida, o ovário, os testículos, o córtex adrenal, o fígado, e os folículos capilares. Embora o escopo desta modalidade não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais promovam a secreção de citocinas supressoras, tais como a IL-10, e a geração de células Treg.[027] In another embodiment, mesenchymal stem cells can be used to control inflammation at immune-privileged sites, such as the eye, including the cornea, lens, pigment epithelium, and retina, brain, cord. spinal cord, uterus and placenta of pregnant woman, ovary, testes, adrenal cortex, liver, and hair follicles. Although the scope of this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells promote the secretion of suppressor cytokines, such as IL-10, and the generation of Treg cells.
[028] Em mais uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para tratar o dano ao tecido associado com infecções por doenças renais em estágios finais (ESRDs) durante a diálise e/ou a glomerulonefrite. Embora o escopo desta modalidade não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais possam promover a restauração renal. As células-tronco mesenquimais também expressam e secretam o fator do crescimento endotelial vascular, ou VEGF, o qual estimula a formação de novos vasos sanguíneos, o que deve auxiliar na restauração do tecido do rim lesionado.[028] In yet another embodiment, mesenchymal stem cells can be used to treat tissue damage associated with end-stage renal disease infections (ESRDs) during dialysis and/or glomerulonephritis. Although the scope of this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells can promote renal restoration. Mesenchymal stem cells also express and secrete vascular endothelial growth factor, or VEGF, which stimulates the formation of new blood vessels, which should aid in the restoration of damaged kidney tissue.
[029] Em uma modalidade adicional, as células-tronco mesenqui- mais podem ser usadas para controlar as infecções virais, tais como as infecções por influenza, hepatite C, Vírus do Herpes Simples, vírus da vaccínia, e vírus Epstein-Barr. Embora o escopo desta modalidade não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais promovam a secreção de Interferon-Beta (IFN-β).[029] In an additional embodiment, mesenchymal stem cells can be used to control viral infections such as influenza, hepatitis C, Herpes Simplex Virus, vaccinia virus, and Epstein-Barr virus infections. Although the scope of this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, mesenchymal stem cells are believed to promote the secretion of Interferon-Beta (IFN-β).
[030] Em mais uma outra modalidade, as células-tronco mesen- quimais podem ser usadas para controlar as infecções parasíticas, tais como as infecções por Leishmania e as infecções por Helicobacter. Embora o escopo desta modalidade não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenqui- mais mediam as respostas pelas células auxiliadoras T 2 (Th2), e com isso promovam a produção aumentada de imunoglobulina E (IgE) pelas células β.[030] In yet another modality, mesenchymal stem cells can be used to control parasitic infections such as Leishmania infections and Helicobacter infections. Although the scope of this modality is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells mediate responses by T 2 (Th2) helper cells, and thereby promote increased production of immunoglobulin E (IgE). ) by β cells.
[031] É para ser entendido, entretanto, que o escopo deste aspecto da presente invenção não é para estar limitado ao tratamento de qualquer resposta inflamatória particular.[031] It is to be understood, however, that the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to the treatment of any particular inflammatory response.
[032] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um mamífero, incluindo os primatas humanos e não-humanos, como acima descrito.[032] Mesenchymal stem cells can be administered to a mammal, including human and non-human primates, as described above.
[033] As células-tronco mesenquimais também podem ser administradas sistemicamente, conforme acima descrito. Alternativamente, no caso de osteoartrite ou artrite reumatoide, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas diretamente a uma articulação artrítica.[033] Mesenchymal stem cells can also be administered systemically as described above. Alternatively, in the case of osteoarthritis or rheumatoid arthritis, mesenchymal stem cells can be administered directly to an arthritic joint.
[034] As células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade eficaz para tratar uma resposta inflamatória em um animal. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A dosagem exata de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, a resposta inflamatória que está sendo tratada, e o seu grau e gravidade.[034] Mesenchymal stem cells are administered in an effective amount to treat an inflammatory response in an animal. Mesenchymal stem cells can be administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact dosage of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the inflammatory response being treated, and its degree and severity.
[035] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável, como acima descrito.[035] Mesenchymal stem cells may be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier as described above.
[036] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar inflamação e/ou reparar dano epitelial em um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar a inflamação e/ou o dano epitelial no animal.[036] In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of treating inflammation and/or repairing epithelial damage in an animal. The method comprises administering the mesenchymal stem cells to the animal in an amount effective to treat inflammation and/or epithelial damage in the animal.
[037] Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais causem uma diminuição na secreção das citocinas pró-inflamatórias TNF-α e Interferon-y pelas células T e um aumento na secreção das citocinas anti-inflamatórias Interleucina-10 (IL-10) e Interleucina-4 (IL-4) pelas células T. Também acredita-se que as células-tronco mesenquimais causem uma diminuição na secreção de Interferon-y pelas células exterminadoras naturais (NK).[037] While the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells cause a decrease in the secretion of the pro-inflammatory cytokines TNF-α and Interferon-y by T cells. and an increase in the secretion of the anti-inflammatory cytokines Interleukin-10 (IL-10) and Interleukin-4 (IL-4) by T cells. Mesenchymal stem cells are also believed to cause a decrease in the secretion of Interferon-y by natural killer (NK) cells.
[038] A inflamação e/ou o dano epitelial que podem ser tratados de acordo com este aspecto da presente invenção incluem, porém não estão limitados à inflamação e/ou dano epitelial causados por uma variedade de doenças e distúrbios, incluindo, porém não limitada à doença autoimune, rejeição de órgãos transplantados, queimaduras, cortes, lacerações, e ulcerações, incluindo as ulcerações da pele e as ulcerações diabéticas.[038] Inflammation and/or epithelial damage that may be treated in accordance with this aspect of the present invention includes, but is not limited to, inflammation and/or epithelial damage caused by a variety of diseases and disorders, including, but not limited to autoimmune disease, organ transplant rejection, burns, cuts, lacerations, and ulcerations, including skin ulcers and diabetic ulcerations.
[039] Em uma modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas a um animal para reparar dano epitelial resultante de doenças autoimunes, incluindo, porém não limitadas à artrite reumatoide, Doença de Crohn, diabete do Tipo 1, esclerose múltipla, escleroderma, Doença de Graves, lúpus, doença inflamatória do intestino, gastrite autoimune (AIG), e doença glomerular autoimune. As células-tronco mesenquimais também podem reparar dano epitelial resultante da doença do enxerto versus hospedeiro (GVHD).[039] In one embodiment, mesenchymal stem cells are administered to an animal to repair epithelial damage resulting from autoimmune diseases, including but not limited to rheumatoid arthritis, Crohn's Disease,
[040] Este aspecto da presente invenção é aplicável particularmente à restauração de dano epitelial resultante da doença do enxerto versus hospedeiro, e mais particularmente, à restauração do dano epitelial resultante da doença do enxerto versus hospedeiro grave, incluindo a doença do enxerto versus hospedeiro de Graus III e IV que afetam a pele e/ou o sistema gastrointestinal. As requerentes descobriram, em particular, que as células-tronco mesenquimais, quando administradas a um paciente sofrendo de doença do enxerto versus hospedeiro grave, e em particular, doença do enxerto versus hospedeiro de Graus III e IV, a administração das células-tronco mesenquimais resultou na restauração da pele e/ou do tecido epitelial intestinal ulcerado no paciente.[040] This aspect of the present invention is particularly applicable to the restoration of epithelial damage resulting from graft-versus-host disease, and more particularly, to the restoration of epithelial damage resulting from severe graft-versus-host disease, including graft-versus-host disease of Grades III and IV affecting the skin and/or gastrointestinal system. Applicants have found, in particular, that mesenchymal stem cells, when administered to a patient suffering from severe graft-versus-host disease, and in particular Grade-vs-host disease of Grades III and IV, administration of the mesenchymal stem cells resulted in restoration of the ulcerated skin and/or intestinal epithelial tissue in the patient.
[041] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas a um animal para reparar dano epitelial a um órgão ou tecido transplantado, incluindo, porém não limitado ao rim, coração, e pulmão, causado por rejeição do órgão ou tecido transplantado.[041] In another embodiment, mesenchymal stem cells are administered to an animal to repair epithelial damage to a transplanted organ or tissue, including but not limited to kidney, heart, and lung, caused by rejection of the transplanted organ or tissue. .
[042] Em mais uma outra modalidade, as células-tronco mesenqui- mais são administradas a um animal para reparar dano epitelial causado por queimaduras, cortes, lacerações, e ulcerações, incluindo, porém não limitadas às ulcerações da pele e ulcerações diabéticas.[042] In yet another embodiment, mesenchymal stem cells are administered to an animal to repair epithelial damage caused by burns, cuts, lacerations, and ulcerations, including but not limited to skin ulcerations and diabetic ulcerations.
[043] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um mamífero, incluindo os primatas humanos e não-humanos, como acima descrito.[043] Mesenchymal stem cells can be administered to a mammal, including human and non-human primates, as described above.
[044] As células-tronco mesenquimais também podem ser administradas sistemicamente, conforme acima descrito.[044] Mesenchymal stem cells can also be administered systemically, as described above.
[045] As células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade eficaz para reparar dano epitelial em um animal. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesen- quimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A dosagem exata de células- tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, o tipo de dano epitelial que está sendo restaurado, e o seu grau e gravidade.[045] Mesenchymal stem cells are administered in an effective amount to repair epithelial damage in an animal. Mesenchymal stem cells can be administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact dosage of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the type of epithelial damage being restored, and its degree and severity.
[046] De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar câncer em um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar o câncer no animal.[046] In accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method of treating cancer in an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to treat cancer in the animal.
[047] Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais interajam com as células dendríticas, o que resulta na secreção de IFN-β, que, por sua vez, atua como um supressor do tumor. Os cânceres que podem ser tratados incluem, porém não estão limitados ao carcinoma hepatocelular, câncer cervical, câncer pancreático, câncer da próstata, fibrossarcoma, meduloblastoma e astrocitoma. É para ser entendido, entretanto, que o escopo da presente invenção não é para estar limitado a qualquer tipo específico de câncer.[047] While the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells interact with dendritic cells, which results in the secretion of IFN-β, which in turn instead, acts as a tumor suppressor. Cancers that can be treated include, but are not limited to, hepatocellular carcinoma, cervical cancer, pancreatic cancer, prostate cancer, fibrosarcoma, medulloblastoma, and astrocytoma. It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not to be limited to any specific type of cancer.
[048] O animal pode ser um mamífero, incluindo os primatas humanos e não-humanos, conforme acima descrito.[048] The animal may be a mammal, including human and non-human primates, as described above.
[049] As células-tronco mesenquimais são administradas ao animal em uma quantidade eficaz para tratar o câncer no animal. Em geral, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A quantidade exata de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, o tipo de câncer que está sendo tratado, e o seu grau e gravidade.[049] Mesenchymal stem cells are administered to the animal in an effective amount to treat cancer in the animal. In general, mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact amount of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the type of cancer being treated, and its grade and severity.
[050] As células-tronco mesenquimais são administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável, e podem ser administradas sistemicamente, como acima descrito. Alternativamente, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas diretamente ao câncer que está sendo tratado.[050] Mesenchymal stem cells are administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier, and may be administered systemically, as described above. Alternatively, mesenchymal stem cells can be administered directly to the cancer being treated.
[051] De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar uma doença ou distúrbio alérgico em um animal. O método compreende administrar ao animal as células- tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar a doença ou o distúrbio alérgico no animal.[051] In accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method of treating an allergic disease or disorder in an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to treat the disease or allergic disorder in the animal.
[052] Embora o escopo deste aspecto da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais, quando administradas após uma resposta alérgica aguda, proporcionem a inibição da ativação e a degranulação dos mastócitos. Também, acredita-se que as células- tronco mesenquimais infrarregulem a ativação de basófilos e inibam as citocinas, tais como o TNF-α, as quimiocinas, tais como a Interleucina- 8, e a proteína quimiotática de monócitos, ou MCP-1, os mediadores de lipídios, tais como os leucotrienos, e inibam os mediadores principais, tais como a histamina, a heparina, os sulfatos de condroitina, e a catepsina.[052] While the scope of this aspect of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells, when administered following an acute allergic response, provide inhibition of mast cell activation and degranulation. Also, mesenchymal stem cells are believed to down-regulate basophil activation and inhibit cytokines such as TNF-α, chemokines such as Interleukin-8, and monocyte chemotactic protein, or MCP-1, lipid mediators, such as leukotrienes, and inhibit major mediators, such as histamine, heparin, chondroitin sulfates, and cathepsin.
[053] As doenças ou os distúrbios alérgicos que podem ser tratados incluem, porém não estão limitados à asma, rinite alérgica, dermatite atópica, e dermatite de contato. É para ser entendido, entretanto, que o escopo da presente invenção não é para estar limitado a qualquer doença ou distúrbio alérgico específico.[053] Allergic diseases or disorders that can be treated include, but are not limited to, asthma, allergic rhinitis, atopic dermatitis, and contact dermatitis. It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not to be limited to any specific allergic disease or disorder.
[054] As células-tronco mesenquimais são administradas ao animal em uma quantidade eficaz para tratar a doença ou o distúrbio alérgico no animal. O animal pode ser um mamífero. O mamífero pode ser um primata, incluindo os primatas humanos e não-humanos. Em geral, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A dosagem exata é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, a doença ou o distúrbio alérgico que está sendo tratado, e o seu grau e gravidade.[054] Mesenchymal stem cells are administered to the animal in an amount effective to treat the disease or allergic disorder in the animal. The animal may be a mammal. The mammal may be a primate, including human and non-human primates. In general, mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact dosage is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the disease or allergic disorder being treated, and its degree and severity.
[055] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável, conforme acima descrito. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas sistemicamente, tal como por administração intravenosa ou intraarterial, por exemplo.[055] Mesenchymal stem cells may be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier as described above. Mesenchymal stem cells can be administered systemically, such as by intravenous or intraarterial administration, for example.
[056] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, proporciona-se um método de promover a cicatrização da ferida em um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para promover a cicatrização da ferida no animal.[056] In accordance with a further aspect of the present invention, there is provided a method of promoting wound healing in an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to promote wound healing in the animal.
[057] Embora o escopo da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que, conforme acima mencionado, as células-tronco mesenquimais façam com que as células Treg e as células dendríticas liberem a Interleucina-10 (IL-10). A IL-10 limita ou controla a inflamação em uma ferida, com isso promovendo a cicatrização de uma ferida.[057] While the scope of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that, as mentioned above, mesenchymal stem cells cause Treg cells and dendritic cells to release Interleukin-10 (IL -10). IL-10 limits or controls inflammation in a wound, thereby promoting wound healing.
[058] Além disso, as células-tronco mesenquimais podem promover a cicatrização da ferida e a cicatrização da fratura por indução dos fatores de secreção por outros tipos de células. Por exemplo, as células- tronco mesenquimais podem induzir a liberação mediada pela prosta- glandina E2 (PGE2) do fator do crescimento endotelial vascular (VEGF) pelas células mononucleares sanguíneas periféricas (PBMCs), assim como a liberação mediada pela PGE2 do hormônio do crescimento, insulina, fator do crescimento similar à insulina 1 (IGF-1), proteína de ligação ao fator do crescimento similar à insulina 3 (IGFBP-3), e endotelina-1.[058] In addition, mesenchymal stem cells can promote wound healing and fracture healing by inducing secretion factors by other cell types. For example, mesenchymal stem cells can induce prostaglandin E2 (PGE2)-mediated release of vascular endothelial growth factor (VEGF) from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), as well as PGE2-mediated release of growth hormone. , insulin, insulin-like growth factor-1 (IGF-1), insulin-like growth factor-3 binding protein (IGFBP-3), and endothelin-1.
[059] As feridas que podem ser cicatrizadas incluem, porém não estão limitadas àquelas resultantes de cortes, lacerações, queimaduras, e ulcerações da pele.[059] Wounds that can be healed include, but are not limited to, those resulting from cuts, lacerations, burns, and skin ulcerations.
[060] As células-tronco mesenquimais são administradas ao animal em uma quantidade eficaz para promover a cicatrização da ferida no animal. O animal pode ser um mamífero, e o mamífero pode ser um primata, incluindo os primatas humanos e não-humanos. Em geral, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A quantidade exata de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, e o grau e a gravidade da ferida que está sendo tratada.[060] Mesenchymal stem cells are administered to the animal in an amount effective to promote wound healing in the animal. The animal can be a mammal, and the mammal can be a primate, including human and non-human primates. In general, mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact amount of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, and the degree and severity of the wound being treated.
[061] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável, como acima descrito. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas sistemicamente, como acima descrito. Alternativamente, as células- tronco mesenquimais podem ser administradas diretamente a uma ferida, tal como em um fluido sobre um curativo ou reservatório contendo as células-tronco mesenquimais.[061] Mesenchymal stem cells may be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier as described above. Mesenchymal stem cells can be administered systemically, as described above. Alternatively, mesenchymal stem cells can be administered directly to a wound, such as in a fluid over a dressing or reservoir containing the mesenchymal stem cells.
[062] De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, proporciona-se um método de tratar ou prevenir a fibrose em um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para tratar ou prevenir a fibrose em um animal.[062] In accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method of treating or preventing fibrosis in an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to treat or prevent fibrosis in an animal.
[063] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas ao animal para tratar ou prevenir qualquer tipo de fibrose no animal, incluindo, porém não limitada à cirrose do fígado, fibrose dos rins associada com uma doença renal em estágio final, e fibrose dos pulmões, incluindo, porém não limitada às Doenças Respiratórias Agudas (ARDS) e doença pulmonar obstrutiva (COPD). É para ser entendido que o escopo da presente invenção não é para estar limitado a qualquer tipo específico de fibrose.[063] Mesenchymal stem cells can be administered to the animal to treat or prevent any type of fibrosis in the animal, including but not limited to cirrhosis of the liver, fibrosis of the kidneys associated with end-stage kidney disease, and fibrosis of the lungs. , including but not limited to Acute Respiratory Diseases (ARDS) and Obstructive Pulmonary Disease (COPD). It is to be understood that the scope of the present invention is not to be limited to any specific type of fibrosis.
[064] As células-tronco mesenquimais são administradas ao animal em uma quantidade eficaz para tratar ou prevenir a fibrose no animal. O animal pode ser um mamífero, e o mamífero pode ser um primata, incluindo os primatas humanos e não-humanos. Em geral, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A quantidade exata de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, e o grau e a gravidade da fibrose que está sendo tratada ou prevenida.[064] Mesenchymal stem cells are administered to the animal in an amount effective to treat or prevent fibrosis in the animal. The animal can be a mammal, and the mammal can be a primate, including human and non-human primates. In general, mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The exact amount of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, and the degree and severity of fibrosis being treated or prevented.
[065] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável, como acima descrito. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas sistemicamente, também como acima descrito.[065] Mesenchymal stem cells may be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier as described above. Mesenchymal stem cells can be administered systemically, also as described above.
[066] É um outro objetivo da presente invenção promover a angiogênese em um tecido ou órgão de um animal, onde tal tecido ou órgão está necessitado da angiogênese.[066] It is another object of the present invention to promote angiogenesis in a tissue or organ of an animal, where such tissue or organ is in need of angiogenesis.
[067] Assim, de acordo com um aspecto adicional da presente invenção, proporciona-se um método de promover a angiogênese em um órgão ou tecido de um animal. O método compreende administrar ao animal as células-tronco mesenquimais em uma quantidade eficaz para promover a angiogênese em um órgão ou tecido do animal.[067] Thus, in accordance with a further aspect of the present invention, there is provided a method of promoting angiogenesis in an organ or tissue of an animal. The method comprises administering to the animal the mesenchymal stem cells in an amount effective to promote angiogenesis in an organ or tissue of the animal.
[068] A angiogênese é a formação de novos vasos sanguíneos a partir de um leito microvascular preexistente.[068] Angiogenesis is the formation of new blood vessels from a preexisting microvascular bed.
[069] A indução da angiogênese pode ser usada para tratar a insuficiência de artérias coronárias e periféricas, e assim, pode ser uma abordagem não invasiva e curativa para o tratamento de doença da artéria coronária, doença cardíaca isquêmica, e doença da artéria periférica. A angiogênese pode desempenhar uma função no tratamento de doenças e distúrbios em tecido e órgãos diferentes do coração, bem como no desenvolvimento e/ou manutenção de órgãos diferentes do coração. A angiogênese pode proporcionar uma função no tratamento de feridas internas e externas, bem como úlceras dérmicas. A angiogênese também desempenha uma função na implantação de embriões, e crescimento placentário, bem como no desenvolvimento da vasculatura embrionárias. A angiogênese também é essencial para a união de reabsorção de cartilagem com formação de osso, e é essencial para a correta morfogênese da placa de crescimento.[069] Induction of angiogenesis can be used to treat coronary and peripheral artery insufficiency, and thus, may be a non-invasive and curative approach to the treatment of coronary artery disease, ischemic heart disease, and peripheral artery disease. Angiogenesis may play a role in the treatment of diseases and disorders in tissue and organs other than the heart, as well as in the development and/or maintenance of organs other than the heart. Angiogenesis may provide a role in the treatment of internal and external wounds as well as dermal ulcers. Angiogenesis also plays a role in embryo implantation, and placental growth, as well as in the development of embryonic vasculature. Angiogenesis is also essential for linking cartilage resorption with bone formation, and is essential for correct growth plate morphogenesis.
[070] Além disso, a angiogênese é necessária para a engenharia e a manutenção bem-sucedidas de órgãos altamente metabólicos, como o fígado, onde uma densa rede vascular é necessária para proporcionar nutriente e transporte de gás suficientes.[070] Additionally, angiogenesis is required for the successful engineering and maintenance of highly metabolic organs such as the liver, where a dense vascular network is required to provide sufficient nutrient and gas transport.
[071] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas ao tecido ou ao órgão que está necessitado de angiogênese por uma variedade de procedimentos. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas sistemicamente, tal como por administração intravenosa, intra-arterial, ou intraperitoneal, ou as células-tronco mesenqui- mais podem ser administradas diretamente ao tecido ou órgão que está necessitado de angiogênese, tal como por injeção direta no tecido ou órgão que necessitada de angiogênese.[071] Mesenchymal stem cells can be delivered to the tissue or organ that is in need of angiogenesis by a variety of procedures. Mesenchymal stem cells can be administered systemically, such as by intravenous, intra-arterial, or intraperitoneal administration, or mesenchymal stem cells can be administered directly to the tissue or organ that is in need of angiogenesis, such as by direct injection. in the tissue or organ that required angiogenesis.
[072] As células-tronco mesenquimais podem ser a partir de um espectro de fontes, incluindo autólogas, alogênicas ou xenogênicas.[072] Mesenchymal stem cells can be from a spectrum of sources, including autologous, allogeneic, or xenogenic.
[073] Embora o escopo da presente invenção não seja para estar limitado a qualquer raciocínio teórico, acredita-se que as células-tronco mesenquimais, quando administradas a um animal, estimulem as células mononucleares sanguíneas periféricas (PBMCs) a produzir o fator do crescimento endotelial vascular, ou VEGF, o qual estimula a formação de novos vasos sanguíneos.[073] While the scope of the present invention is not to be limited to any theoretical reasoning, it is believed that mesenchymal stem cells, when administered to an animal, stimulate peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) to produce growth factor. vascular endothelial tissue, or VEGF, which stimulates the formation of new blood vessels.
[074] Em uma modalidade, o animal é um mamífero. O mamífero pode ser um primata, incluindo os primatas humanos e não-humanos.[074] In one embodiment, the animal is a mammal. The mammal may be a primate, including human and non-human primates.
[075] As células-tronco mesenquimais, de acordo com a presente invenção, podem ser empregadas no tratamento, alívio, ou prevenção de qualquer doença ou distúrbio que possa ser aliviado, tratado, ou prevenido através da angiogênese. Assim, por exemplo, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um animal para tratar as artérias bloqueadas, incluindo aquelas nas extremidades, isto é, braços, pernas, mãos, e pés, bem como no pescoço ou em vários órgãos. Por exemplo, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para tratar artérias bloqueadas que suprem o cérebro, com isso tratando ou prevenindo o acidente vascular cerebral. Também, as células-tronco mesenquimais podem ser usadas para tratar os vasos sanguíneos nas córneas embrionárias e pós-natal e podem ser usadas para proporcionar estruturação glomerular. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser empregadas no tratamento de feridas, tanto internas quanto externas, bem como no tratamento de úlceras dérmicas encontradas nos pés, mãos, pernas ou braços, incluindo, porém não limitadas às úlceras dérmicas causadas por doenças, tais como diabete e anemia de células falciformes.[075] Mesenchymal stem cells, in accordance with the present invention, may be employed in the treatment, alleviation, or prevention of any disease or disorder that can be alleviated, treated, or prevented through angiogenesis. Thus, for example, mesenchymal stem cells can be administered to an animal to treat blocked arteries, including those in the extremities, i.e., arms, legs, hands, and feet, as well as in the neck or in various organs. For example, mesenchymal stem cells can be used to treat blocked arteries that supply the brain, thereby treating or preventing stroke. Also, mesenchymal stem cells can be used to treat blood vessels in the embryonic and postnatal corneas and can be used to provide glomerular structuring. In another embodiment, mesenchymal stem cells can be used to treat wounds, both internal and external, as well as in the treatment of dermal ulcers found on the feet, hands, legs, or arms, including but not limited to dermal ulcers caused by diseases such as diabetes and sickle cell anemia.
[076] Além disso, porque a angiogênese está envolvida na implantação de embrião na formação de placenta, as células-tronco mesenquimais podem ser empregadas para promover a implantação de embrião e prevenir o aborto.[076] In addition, because angiogenesis is involved in embryo implantation in placenta formation, mesenchymal stem cells can be employed to promote embryo implantation and prevent miscarriage.
[077] Ademais, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um animal que está por nascer, incluindo os seres humanos, para promover o desenvolvimento da vasculatura no animal que está por nascer.[077] Furthermore, mesenchymal stem cells can be administered to an unborn animal, including humans, to promote vasculature development in the unborn animal.
[078] Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas a um animal, nascido ou não, para promover a reabsorção de cartilagem e a formação de osso, bem como promover a correta morfogênese da placa epifisária.[078] In another embodiment, mesenchymal stem cells can be administered to an animal, born or not, to promote cartilage resorption and bone formation, as well as promote correct epiphyseal plate morphogenesis.
[079] As células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade eficaz na promoção da angiogênese em um animal. As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 105 células/kg a cerca de 1 x 107 células/kg. Em uma outra modalidade, as células-tronco mesenquimais são administradas em uma quantidade de cerca de 1 x 106 células/kg a cerca de 5 x 106 células/kg. A quantidade de células-tronco mesenquimais a serem administradas é dependente de uma variedade de fatores, incluindo a idade, o peso, e o sexo do paciente, a doença ou distúrbio a ser tratado, aliviado, ou prevenido, e o seu grau e gravidade.[079] Mesenchymal stem cells are administered in an amount effective in promoting angiogenesis in an animal. Mesenchymal stem cells can be administered in an amount from about 1 x 10 5 cells/kg to about 1 x 10 7 cells/kg. In another embodiment, the mesenchymal stem cells are administered in an amount from about 1 x 10 6 cells/kg to about 5 x 10 6 cells/kg. The amount of mesenchymal stem cells to be administered is dependent on a variety of factors, including the age, weight, and sex of the patient, the disease or disorder being treated, alleviated, or prevented, and its degree and severity. .
[080] As células-tronco mesenquimais podem ser administradas em conjunção com um veículo farmacêutico aceitável. Por exemplo, as células-tronco mesenquimais podem ser administradas como uma suspensão de células em um meio líquido farmaceuticamente aceitável para injeção. A injeção pode ser local, isto é, diretamente no tecido ou órgão necessitado de angiogênese, ou sistêmica.[080] Mesenchymal stem cells may be administered in conjunction with an acceptable pharmaceutical carrier. For example, mesenchymal stem cells can be administered as a suspension of cells in a pharmaceutically acceptable liquid medium for injection. The injection can be local, that is, directly into the tissue or organ in need of angiogenesis, or systemic.
[081] As células-tronco mesenquimais podem ser geneticamente engenheiradas com um ou mais polinucleotídeos codificando um agente terapêutico. Os polinucleotídeos podem ser distribuídos para as células- tronco mesenquimais via um veículo de expressão apropriado. Os veículos de expressão que podem ser empregados para engenheirar geneticamente as células-tronco mesenquimais incluem, porém não estão limitados aos vetores retrovirais, vetores adenovirais, e vetores do vírus adeno-associado.[081] Mesenchymal stem cells can be genetically engineered with one or more polynucleotides encoding a therapeutic agent. Polynucleotides can be delivered to mesenchymal stem cells via an appropriate expression vehicle. Expression vehicles that can be employed to genetically engineer mesenchymal stem cells include, but are not limited to, retroviral vectors, adenoviral vectors, and adeno-associated virus vectors.
[082] A seleção de um polinucleotídeo apropriado codificando um agente terapêutico é dependente de diversos fatores, incluindo a doença ou o distúrbio que está sendo tratado, e o seu grau e gravidade. Os polinucleotídeos que codificam os agentes terapêuticos, e os veículos de expressão apropriados são descritos adicionalmente na Patente U.S. N° 6.355.239.[082] The selection of an appropriate polynucleotide encoding a therapeutic agent is dependent on several factors, including the disease or disorder being treated, and its degree and severity. Polynucleotides encoding therapeutic agents, and appropriate expression vehicles are further described in U.S. Patent. No. 6,355,239.
[083] É para ser entendido que as células-tronco mesenquimais, quando empregadas nas terapias e nos tratamentos acima mencionados, podem ser empregadas em combinação com outros agentes terapêuticos conhecidos para aqueles versados na técnica, incluindo, porém não limitados aos fatores do crescimento, citocinas, fármacos, tais como os fármacos anti-inflamatórios, e células diferentes das células-tronco mesenquimais, tais como as células dendríticas, e podem ser administradas com veículos solúveis para células, tais como o ácido hialuriônico, ou em combinação com matrizes sólidas, tais como colágeno, gelatina, ou outros polímeros biocompatíveis, conforme apropriado.[083] It is to be understood that mesenchymal stem cells, when employed in the aforementioned therapies and treatments, may be employed in combination with other therapeutic agents known to those skilled in the art, including, but not limited to, growth factors, cytokines, drugs, such as anti-inflammatory drugs, and cells other than mesenchymal stem cells, such as dendritic cells, and can be administered with cell-soluble carriers, such as hyaluronic acid, or in combination with solid matrices, such as collagen, gelatin, or other biocompatible polymers, as appropriate.
[084] É para ser entendido que os métodos descritos neste documento podem ser realizados em diversos modos e com diversas modificações e permutações deles que são bastante conhecidos na técnica. Também pode ser apreciado que quaisquer teorias descritas quanto aos modos de ação ou interações entre os tipos de células não devem ser interpretadas como limitando esta invenção de modo algum, porém são apresentadas de modo tal que os métodos da invenção possam ser entendidos mais completamente.[084] It is to be understood that the methods described herein may be carried out in various modes and with various modifications and permutations thereof that are well known in the art. It can also be appreciated that any theories described as to modes of action or interactions between cell types should not be construed as limiting this invention in any way, but are presented in such a way that the methods of the invention can be more fully understood.
[085] A invenção será agora descrita em relação aos desenhos, em que:[085] The invention will now be described in relation to the drawings, in which:
[086] Figura 1 As MSCs modulam as funções das células dendríticas. (A) Análise de citometria de fluxo das células monocíticas DC1 maduras usando anticorpos contra HLA-DR e CD11c e das células plasmacitóides DC2 usando anticorpos contra HLA-DR e CD123 (receptor de IL-3). (—): controle de isótipo; (—): anticorpos conjugados a FITC/PE. (B) As MSCs inibem a secreção de TNF-α (eixo y primário) e aumentam a secreção de IL-10 (eixo y secundário) a partir de DC1 e DC2 ativadas, respectivamente. (C) As MSCs cultivadas com células DC1 maduras inibem a secreção de IFN-y (eixo y primário) pelas células T e aumentam os níveis de IL-4 (eixo y secundário) em comparação com a MSC ou a DC sozinha. A produção diminuída de IFN-y pró- inflamatório e a produção aumentada de IL-4 anti-inflamatória na presença de MSCs indicaram uma mudança na população de células T para um fenótipo anti-inflamatório.[086] Figure 1 MSCs modulate dendritic cell functions. (A) Flow cytometric analysis of mature DC1 monocytic cells using antibodies against HLA-DR and CD11c and of plasmacytoid DC2 cells using antibodies against HLA-DR and CD123 (IL-3 receptor). (—): isotype control; (—): FITC/PE conjugated antibodies. (B) MSCs inhibit TNF-α secretion (primary y axis) and increase IL-10 secretion (secondary y axis) from activated DC1 and DC2, respectively. (C) MSCs cultured with mature DC1 cells inhibit IFN-γ secretion (primary y-axis) by T cells and increase IL-4 levels (secondary y-axis) compared to MSC or DC alone. Decreased production of pro-inflammatory IFN-γ and increased production of anti-inflammatory IL-4 in the presence of MSCs indicated a shift in the T cell population towards an anti-inflammatory phenotype.
[087] Figura 2 As MSCs inibem a função das células T efetoras pró-inflamatórias. (A) Análise de citometria de fluxo dos números de células TReg (em %) por coloração das PBMCs ou fração não-aderente, em cultura de MSC+PBMC (MSC+PBMC) com anticorpos para CD4 conjugados a FITC (eixo x) e para CD25 conjugados a PE (eixo y). As portas são ajustadas com base nos anticorpos de controle de isótipo como fundo. Os gráficos são representativos de 5 experimentos independentes. (B) As células TH1 geradas na presença de MSCs secretaram níveis reduzidos de IFN-y (eixo y primário) e as células TH2 geradas na presença de MSCs secretaram quantidades aumentadas de IL-4 (eixo y secundário) nos sobrenadantes de culturas de células. (C) As MSCs inibem a secreção de IFN-y a partir das células NK purificadas, cultivadas por 0, 24, ou 48 horas em uma placa de 24 cavidades. Os dados mostrados são a média ± SD de secreção de citocina em um experimento e são representativos de 3 experimentos independentes.[087] Figure 2 MSCs inhibit the function of pro-inflammatory effector T cells. (A) Flow cytometric analysis of TReg cell numbers (in %) by staining PBMCs or non-adherent fraction in MSC+PBMC culture (MSC+PBMC) with FITC-conjugated antibodies to CD4 (x-axis) and for PE-conjugated CD25 (y-axis). The ports are adjusted based on the isotype control antibodies as background. The graphs are representative of 5 independent experiments. (B) TH1 cells generated in the presence of MSCs secreted reduced levels of IFN-y (primary y axis) and TH2 cells generated in the presence of MSCs secreted increased amounts of IL-4 (secondary y axis) in cell culture supernatants . (C) MSCs inhibit IFN-γ secretion from purified NK cells cultured for 0, 24, or 48 hours in a 24-well plate. Data shown are the mean ± SD of cytokine secretion in one experiment and are representative of 3 independent experiments.
[088] Figura 3 As MSCs resultam em números aumentados de população de células Treg e expressão aumentada de GITR. (A) Uma população de células Treg CD4+ CD25+ a partir de culturas de PBMC ou MSC + PBMC (razão de MSC para PBMC de 1:10) (cultivadas sem nenhuma estimulação adicional por 3 dias) foi isolada usando um procedimento de isolamento magnético de 2 etapas. Estas células foram irradiadas (para bloquear qualquer proliferação adicional) e usadas como estimuladores em uma reação de linfócitos mistos (MLR) onde os respondedores eram as PBMCs alogênicas (razão de estimulador para respondedor de 1:100) na presença de fitohemaglutinina (PHA) (2,5 mg/mL). As células foram cultivadas por 48 horas, após o que a 3H timidina foi adicionada, e a radioatividade incorporada foi contada após 24 horas. Os resultados mostraram que a população de Treg gerada na presença de MSCs (caminho 3) era funcionalmente similar às células Treg geradas na ausência de MSCs (caminho 2). (B) As PBMCs foram cultivadas por 3 dias na ausência (gráfico superior) ou na presença (gráfico inferior) de MSCs (razão de MSC para PBMC de 1:10), após o que a fração não-aderente foi coletada e imunomarcada com GITR marcado com FITC e CD4 marcada com PE. Os resultados mostram um aumento maior do que duas vezes na expressão de GITR nas células cultivadas na presença de MSCs.[088] Figure 3 MSCs result in increased numbers of Treg cell population and increased expression of GITR. (A) A population of CD4+ CD25+ Treg cells from cultures of PBMC or MSC + PBMC (ratio of MSC to PBMC 1:10) (cultured without any further stimulation for 3 days) was isolated using a magnetic isolation procedure from 2 steps. These cells were irradiated (to block any further proliferation) and used as stimulators in a mixed lymphocyte reaction (MLR) where the responders were allogeneic PBMCs (stimulator to responder ratio 1:100) in the presence of phytohaemagglutinin (PHA) ( 2.5 mg/ml). Cells were cultured for 48 hours, after which 3H thymidine was added, and incorporated radioactivity was counted after 24 hours. The results showed that the population of Treg generated in the presence of MSCs (path 3) was functionally similar to the Treg cells generated in the absence of MSCs (path 2). (B) PBMCs were cultured for 3 days in the absence (upper graph) or presence (lower graph) of MSCs (MSC to PBMC ratio of 1:10), after which the non-adherent fraction was collected and immunostained with FITC-labeled GITR and PE-labeled CD4. The results show a greater than two-fold increase in GITR expression in cells cultured in the presence of MSCs.
[089] Figura 4 As MSCs produzem PGE2 e o bloqueio da PGE2 inverte os efeitos imunomoduladores mediados pelas MSCs. (A) Secreção de PGE2 (média ± SD) em sobrenadantes da cultura obtidos de MSCs cultivadas na presença ou na ausência dos bloqueadores de PGE2 NS-398 ou indometacina (Indomet.) em diversas concentrações. As concentrações de inibidores estão em μM e os dados apresentados são valores obtidos após 24 horas de cultura. (B) Expressão de COX-1 e COX-2 nas MSCs e nas PBMCs usando RT-PCR em tempo real. As MSCs expressaram níveis significativamente maiores de COX-2 em comparação com as PBMCs e, quando as MSCs foram cultivadas na presença das PBMCs, houve um aumento de >3 vezes na expressão de COX-2 nas MSCs. São mostrados os dados representativos a partir de 1 de 3 experimentos independentes. As culturas de MSC+PBMC foram fixadas em uma placa de câmara de trans-poços onde as MSCs foram preparadas em placas sobre a câmara inferior e as PBMCs sobre a câmara superior. (C) A presença dos bloqueadores de PGE2 indometacina (Ind.) ou NS-398 aumenta a secreção de TNF- α a partir das DCs ativadas (□) e a secreção de IFN-y a partir das células TH1 (■) em comparação com os controles. Os dados foram calculados como % de alteração a partir das culturas geradas na ausência de MSCs e inibidores de PGE2. (C) A presença dos bloqueadores de PGE2 indometacina (Indo) e NS-398 durante o cocultivo de MSC-PBMC (1:10) inverte os efeitos antiproliferativos mediados pelas MSCs sobre as PBMCs tratadas com PHA. Os dados mostrados são a partir de um experimento e são representativos de 3 experimentos independentes.[089] Figure 4 MSCs produce PGE2 and blocking PGE2 reverses the immunomodulatory effects mediated by MSCs. (A) PGE2 secretion (mean ± SD) in culture supernatants obtained from MSCs cultured in the presence or absence of the PGE2 blockers NS-398 or indomethacin (Indomet.) at various concentrations. Inhibitor concentrations are in μM and the data presented are values obtained after 24 hours of culture. (B) Expression of COX-1 and COX-2 in MSCs and PBMCs using real-time RT-PCR. MSCs expressed significantly higher levels of COX-2 compared to PBMCs, and when MSCs were cultured in the presence of PBMCs, there was a >3-fold increase in COX-2 expression in MSCs. Representative data from 1 of 3 independent experiments are shown. The MSC+PBMC cultures were fixed in a trans-well chamber plate where the MSCs were plated over the lower chamber and the PBMCs over the upper chamber. (C) The presence of the PGE2 blockers indomethacin (Ind.) or NS-398 increases TNF-α secretion from activated DCs (□) and IFN-γ secretion from TH1 cells (■) compared to with the controls. Data were calculated as % change from cultures generated in the absence of MSCs and PGE2 inhibitors. (C) The presence of the PGE2 blockers indomethacin (Indo) and NS-398 during MSC-PBMC co-culture (1:10) reverses the antiproliferative effects mediated by MSCs on PHA-treated PBMCs. The data shown is from one experiment and is representative of 3 independent experiments.
[090] Figura 5 A secreção de citocinas em MSCs constitutivas é elevada na presença das PBMCs alogênicas. Usando as MSCs humanas previamente caracterizadas, analisaram-se os níveis das citocinas IL-6 e VEGF, mediador de lipídio PGE2, e metaloproteinase de matriz 1 (pro-MMP-1) no sobrenadante de cultura de MSCs cultivadas por 24 horas na presença (barras com hachuras) ou na ausência (barras abertas) de PBMCs (razão de MSC para PBMC de 1:10). As MSCs produziram IL-6, VEGF, e PGE2 constitutivamente, e os níveis destes fatores aumentaram no cocultivo com as PBMCs, desse modo sugerindo que as MSCs podem desempenhar uma função na modulação das funções imunes em uma indicação inflamatória.[090] Figure 5 Cytokine secretion in constitutive MSCs is elevated in the presence of allogeneic PBMCs. Using previously characterized human MSCs, we analyzed the levels of the cytokines IL-6 and VEGF, lipid mediator PGE2, and matrix metalloproteinase 1 (pro-MMP-1) in the culture supernatant of MSCs cultured for 24 hours in the presence ( hatched bars) or in the absence (open bars) of PBMCs (MSC to PBMC ratio of 1:10). MSCs produced IL-6, VEGF, and PGE2 constitutively, and levels of these factors increased in co-culture with PBMCs, thereby suggesting that MSCs may play a role in modulating immune functions in an inflammatory indication.
[091] Figura 6 As MSCs inibem a proliferação de células T induzida por mitógeno em um modo dependente da dose. Os números crescentes de PBMCs alogênicas foram incubados com números constantes de MSCs (2.000 células/cavidade) preparadas sobre uma placa de 96 cavidades, na presença ou na ausência de PHA (2,5 mg/mL), por 72 horas, e a incorporação de 3H timidina determinada (em contagens por minuto, ou cpm). Houve uma inibição dependente da dose da proliferação das PBMCs tratadas com PHA na presença das MSCs. Os resultados representativos a partir de 1 de 3 experimentos independentes são mostrados. Resultados similares foram descritos por LeBlanc, e outros, Scand J. Immunol., Vol. 57, p. 11 (2003). Figura 7 Diagrama esquemático do mecanismo de ação proposto das MSCs[091] Figure 6 MSCs inhibit mitogen-induced T cell proliferation in a dose-dependent manner. Increasing numbers of allogeneic PBMCs were incubated with constant numbers of MSCs (2,000 cells/well) prepared on a 96-well plate, in the presence or absence of PHA (2.5 mg/mL), for 72 hours, and incorporation of 3H thymidine determined (in counts per minute, or cpm). There was a dose-dependent inhibition of proliferation of PHA-treated PBMCs in the presence of MSCs. Representative results from 1 of 3 independent experiments are shown. Similar results have been reported by LeBlanc, et al., Scand J. Immunol., Vol. 57, p. 11 (2003). Figure 7 Schematic diagram of the proposed mechanism of action of MSCs
[092] As MSCs mediam os seus efeitos imunomoduladores afetando as células dos sistemas imunes tanto inatos (DCs - vias 2-4; e NK - via 6) quanto adaptativos (T - vias 1 e 5 e B - via 7). Em resposta a um patógeno invasor, as DCs imaturas migram para o local de entrada potencial, amadurecem e adquirem uma capacidade de prover as células T simples (por meio de sinais específicos para antígenos e coestimuladores) para tornarem-se células T efetoras protetoras (imunidade de TH1 mediada por células ou de TH2 humoral). Durante a interação entre MSC-DC, as MSCs, por meio de contato direto entre célula-célula ou via fator secretado, podem alterar o resultado da resposta imune por limitação da capacidade das DCs de organizarem uma resposta mediada por célula (via 2) ou por promoção da capacidade de organizar uma resposta humoral (via 4). Também, quando as células T efetoras maduras estão presentes, as MSCs podem interagir com elas para distorcer o equilíbrio das respostas de TH1 (via 1) para as respostas de TH2 (via 5), e provavelmente para uma atividade de células B produtoras de IgE aumentada (via 7), resultados desejáveis para a supressão de GvHD e sintomas de doenças autoimunes. As MSCs em sua capacidade de resultar em uma geração aumentada de população de TReg (via 3) podem resultar em um fenótipo tolerante e podem auxiliar um hospedeiro receptor por enfraquecimento da inflamação circunstante em seu microambiente local. A linha tracejada ( ) representa o mecanismo proposto.[092] MSCs mediate their immunomodulatory effects by affecting cells of both innate (DCs - pathways 2-4; and NK - pathway 6) and adaptive (T -
[093] A invenção agora será descrita em relação aos exemplos a seguir; é para ser entendido, entretanto, que o escopo da presente invenção não é para estar limitado por eles.[093] The invention will now be described in relation to the following examples; it is to be understood, however, that the scope of the present invention is not to be limited thereto.
[094] As MSCs humanas foram cultivadas conforme descrito por Pittenger e outros, Science, Vol. 284, p. 143 (1999). Resumidamente, as amostras de medula foram coletadas da crista ilíaca de doadores anônimos após o consentimento notificado pela Poietics Technologies, Div of Cambrex Biosciences. As MSCs foram cultivadas em Meio de Eagle Modificado da Dulbecco completo-Baixo Teor de Glicose (Life Technologies, Carlsbad, Califórnia) contendo 1% de solução de antibiótico-antimiótico (Invitrogen, Carlsbad, Califórnia) e 10% de soro bovino fetal (FBS, JRH BioSciences, Lenexa, Kansas). As MSCs desenvolveram-se como uma monocamada aderente e foram removidas com tripsina/EDTA (0,05% de tripsina a 37°C por 3 minutos). Todas as MSCs usadas foram previamente caracterizadas quanto ao potencial para múltiplas linhagens e mantiveram a capacidade de diferenciar-se em linhagens mesenquimais (condrocíticas, adipogênicas e osteogênicas) (Pittenger, e outros, Science, Vol. 284, p. 143 (1999)). Isolamento das Células dendríticas[094] Human MSCs were cultured as described by Pittenger et al., Science, Vol. 284, p. 143 (1999). Briefly, marrow samples were collected from the iliac crest of anonymous donors after informed consent by Poietics Technologies, Div of Cambrex Biosciences. MSCs were cultured in Dulbecco's Modified Eagle's Medium Complete-Low Glucose (Life Technologies, Carlsbad, Calif.) containing 1% antibiotic-antimiotic solution (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) and 10% fetal bovine serum (FBS). , JRH BioSciences, Lenexa, Kansas). MSCs grew as an adherent monolayer and were removed with trypsin/EDTA (0.05% trypsin at 37°C for 3 minutes). All MSCs used were previously characterized for the potential for multiple lineages and maintained the ability to differentiate into mesenchymal lineages (chondrocytic, adipogenic, and osteogenic) (Pittenger, et al., Science, Vol. 284, p. 143 (1999)) . Isolation of Dendritic Cells
[095] As células mononucleares sanguíneas periféricas (PBMCs) foram obtidas da Poietics Technologies, Div of Cambrex Biosciences (Walkersville, MD). Os precursores das células dendríticas (DCs) da linhagem monocítica (CD1c+) foram selecionados positivamente a partir das PBMCs, usando um método de separação magnética de 2 etapas, de acordo com Dzionek, e outros, J. Immunol., Vol. 165, p. 6037 (2000). Resumidamente, as células B que expressam CD1c foram esgotadas magneticamente das células CD19+ usando glóbulos magnéticos, seguido por marcação da fração esgotada de células B com CD1c marcada com biotina (BDCA1+) e anticorpos antibiotina e sua separação da fração de células não marcadas utilizando colunas magnéticas, de acordo com as instruções do fabricante (Miltenyi Biotech, Auburn, Califórnia). Os precursores das DCs da linhagem plasmacitóide foram isolados das PBMCs por triagem imunomagnética das células revestidas com anticorpos positivamente marcadas (BDCA2+) (Miltenyi Biotech, Auburn, Califórnia).[095] Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were obtained from Poietics Technologies, Div of Cambrex Biosciences (Walkersville, MD). Dendritic cell (DC) precursors of the monocytic lineage (CD1c+) were positively selected from the PBMCs, using a 2-step magnetic separation method, according to Dzionek, et al., J. Immunol., Vol. 165, p. 6037 (2000). Briefly, CD1c-expressing B cells were magnetically depleted from CD19+ cells using magnetic globules, followed by labeling the depleted fraction of B cells with biotin-labeled CD1c (BDCA1+) and antibiotin antibodies and their separation from the unlabeled cell fraction using magnetic columns. , according to the manufacturer's instructions (Miltenyi Biotech, Auburn, California). Plasmacytoid lineage DC precursors were isolated from PBMCs by immunomagnetic screening of cells coated with positively labeled antibodies (BDCA2+) (Miltenyi Biotech, Auburn, California).
[096] Na maioria dos experimentos, as MSCs humanas e as DCs foram cultivadas em números iguais por diversos períodos de tempo e o sobrenadante da cultura de células coletado e armazenado a -80°C até avaliação adicional. Nos experimentos selecionados, as MSCs foram cultivadas com as células maduras DC1 ou DC2 (razão de MSC:DC de 1:1) por 3 dias, e então as culturas combinadas (MSCs e DCs) foram irradiadas para impedir qualquer proliferação. A seguir, as células T alogênicas, simples, purificadas de anticorpos (CD4+, CD45RA+) foram adicionadas as MSCs/DCs irradiadas e cultivadas por uns 6 dias adicionais. A fração de células não-aderentes (células T purificadas) foi então coletada das culturas, lavada duas vezes e estimulada novamente com PHA por outras 24 horas, após o que os sobrenadantes das culturas de células foram coletados e analisados quanto ao IFN-y e IL-4 secretados por ELISA.[096] In most experiments, human MSCs and DCs were cultured in equal numbers for various periods of time and the cell culture supernatant collected and stored at -80°C until further evaluation. In selected experiments, MSCs were cultured with mature DC1 or DC2 cells (MSC:DC ratio 1:1) for 3 days, and then the combined cultures (MSCs and DCs) were irradiated to prevent any proliferation. Next, antibody-purified allogeneic, single T cells (CD4+, CD45RA+) were added to the irradiated MSCs/DCs and cultured for an additional 6 days. The non-adherent cell fraction (purified T cells) was then collected from the cultures, washed twice and stimulated again with PHA for another 24 hours, after which the cell culture supernatants were collected and analyzed for IFN-y and IL-4 secreted by ELISA.
[097] As populações purificadas de células NK foram obtidas por esgotamento das células não NK que são magneticamente marcadas com um coquetel de anticorpos monoclonais conjugados à biotina (anticorpos anti-CD3, -CD14, -CD19, -CD36 e anti-IgE), como um reagente primário, e anticorpos monoclonais antibiotina conjugados às microesferas, como reagente de marcação secundário. As células não- NK magneticamente marcadas foram retidas nas colunas MACS (Miltenyi Biotech, Auburn, Califórnia) em um campo magnético, enquanto que as células NK atravessaram e foram coletadas.[097] Purified populations of NK cells were obtained by depleting non-NK cells that are magnetically labeled with a cocktail of biotin-conjugated monoclonal antibodies (anti-CD3, -CD14, -CD19, -CD36 and anti-IgE antibodies), as a primary reagent, and antibiotin monoclonal antibodies conjugated to the microspheres, as a secondary labeling reagent. Magnetically labeled non-NK cells were retained on MACS columns (Miltenyi Biotech, Auburn, California) in a magnetic field, while NK cells crossed over and were collected.
[098] A população de células TReg foi isolada usando um procedimento de isolamento de 2 etapas. Primeiro, as células T que não eram CD4+ foram indiretamente marcadas de modo magnético com um coquetel de anticorpos marcados com biotina e microesferas antibiotina. As células marcadas foram então esgotadas por separação sobre uma coluna MACS (Miltenyi Biotech, Auburn, Califórnia). A seguir, as células CD4+CD25+ foram diretamente marcadas com microesferas de CD25 e isoladas por seleção positiva a partir da fração de células T CD4+ pré- enriquecida. As células T CD4+CD25+ magneticamente marcadas foram retidas sobre a coluna e eluíram após a remoção da coluna do campo magnético.[098] The TReg cell population was isolated using a 2-step isolation procedure. First, T cells that were not CD4+ were indirectly magnetically labeled with a cocktail of biotin-labeled antibodies and antibiotin microspheres. The labeled cells were then depleted by sorting over a MACS column (Miltenyi Biotech, Auburn, California). Next, CD4+CD25+ cells were directly labeled with CD25 microspheres and isolated by positive selection from the pre-enriched CD4+ T cell fraction. Magnetically labeled CD4+CD25+ T cells were retained on the column and eluted after removing the column from the magnetic field.
[099] Para determinar se a população aumentada de CD4+CD25+ gerada na presença das MSCs era de natureza supressora, as populações de células Treg CD4+CD25+ foi isolada das culturas de PBMC ou MSC+PBMC (razão de MSC para PBMC de 1:10) (cultivadas sem qualquer estimulação adicional, por 3 dias) usando um procedimento de isolamento magnético de 2 etapas. Estas células foram irradiadas para bloquear qualquer proliferação e usadas como estimuladores em uma reação de linfócitos mistos (MLR), onde os respondedores eram as PBMCs alogênicas (razão de estimulador para respondedor de 1:100) na presença de PHA (2,5 μg/mL). A cultura foi realizada por 48 horas, após o que a 3H timidina foi adicionada. A radioatividade incorporada foi contada após 24 horas.[099] To determine whether the increased population of CD4+CD25+ generated in the presence of the MSCs was suppressive in nature, populations of CD4+CD25+ Treg cells were isolated from PBMC or MSC+PBMC cultures (MSC to PBMC ratio of 1: 10) (cultured without any further stimulation, for 3 days) using a 2-step magnetic isolation procedure. These cells were irradiated to block any proliferation and used as stimulators in a mixed lymphocyte reaction (MLR), where the responders were allogeneic PBMCs (stimulator to responder ratio 1:100) in the presence of PHA (2.5 μg/ mL). The culture was carried out for 48 hours, after which 3H thymidine was added. Incorporated radioactivity was counted after 24 hours.
[0100] As PBMCs foram cultivadas na ausência ou na presença das MSCs (razão de MSC para PBMC de 1:10), após o que a fração não- aderente foi coletada e imunomarcadas com receptor de TNF induzido por glicocorticoide marcado com FITC, ou GITR, e CD4 marcada com PE.[0100] PBMCs were cultured in the absence or presence of MSCs (MSC to PBMC ratio of 1:10), after which the non-adherent fraction was collected and immunostained with FITC-labeled glucocorticoid-induced TNF receptor, or GITR, and PE-labeled CD4.
[0101] As células mononucleares sanguíneas periféricas (PBMCs) foram preparadas sobre placas a 2 x 106 células/mL, por 45 min, a 37°C, para remover os monócitos. A fração não-aderente foi incubada na presença de anticorpos anti-CD3 (5 μg/mL) e anti-CD28 (1 μg/mL) ligados às placas, sob condições de TH1 (IL-2 (4 ng/mL) + IL-12 (5 ng/mL) + anti-IL-4 (1 μg/mL)) ou TH2 (IL-2 (4 ng/mL) + IL-4 (4 ng/mL) + anti-IFN-y (1 μg/mL)) por 3 dias, na presença ou na ausência das MSCs. As células foram lavadas e então estimuladas novamente com PHA (2,5 μg/mL) por outras 24 ou 48 horas, após o que os níveis de IFN-y e IL-4 foram medidos nos sobrenadantes das culturas por ELISA (R&D Systems, Minneapolis, Minnesota). Análise dos níveis de VEGF, PGE2, e pro-MMP-1 no sobrenadante da cultura das MSCs.[0101] Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were plated at 2 x 10 6 cells/mL for 45 min at 37°C to remove monocytes. The non-adherent fraction was incubated in the presence of anti-CD3 (5 μg/mL) and anti-CD28 (1 μg/mL) antibodies bound to the plates, under TH1 conditions (IL-2 (4 ng/mL) + IL -12 (5 ng/mL) + anti-IL-4 (1 μg/mL)) or TH2 (IL-2 (4 ng/mL) + IL-4 (4 ng/mL) + anti-IFN-γ ( 1 μg/mL)) for 3 days, in the presence or absence of MSCs. Cells were washed and then restimulated with PHA (2.5 μg/mL) for another 24 or 48 hours, after which IFN-γ and IL-4 levels were measured in culture supernatants by ELISA (R&D Systems, Minneapolis, Minnesota). Analysis of VEGF, PGE2, and pro-MMP-1 levels in the culture supernatant of MSCs.
[0102] Utilizando as MSCs humanas previamente caracterizadas, os níveis de Interleucina-6 (IL-6), VEGF, mediador de lipídio prostaglandina E2 (PGE2), e metaloproteinase de matriz 1 (pro-MMP-1) foram analisados no sobrenadante da cultura das MSCs cultivadas por 24 horas, na presença ou na ausência das PBMCs (razão de MSC para PBMC de 1:10).[0102] Using the previously characterized human MSCs, the levels of Interleukin-6 (IL-6), VEGF, lipid mediator prostaglandin E2 (PGE2), and matrix metalloproteinase 1 (pro-MMP-1) were analyzed in the supernatant of culture of MSCs grown for 24 hours, in the presence or absence of PBMCs (MSC to PBMC ratio of 1:10).
[0103] As PBMCs purificadas foram preparadas por centrifugação do "leukopack" (Cambrex, Walkersville, Maryland) sobre Ficoll-Hypaque (Lymphoprep, Oslo, Noruega). As células separadas foram cultivadas (em triplicatas) na presença ou na ausência das MSCs (preparadas em placas 3-4 horas antes da adição das PBMCs para permitir que elas depositem), por 48 horas, na presença do mitógeno PHA (Sigma Chemicals, St. Louis, Missouri). Nos experimentos selecionados, as PBMCs foram suspensas novamente em meio contendo os inibidores de PGE2 Indometacina (Sigma Chemicals, St. Louis, Missouri) ou NS- 938 (Cayman Chemicals, Ann Arbor, Michigan). A (3H)-timidina foi adicionada (20 μl em uma cultura de 200 μl) e as células coletadas após um cultivo adicional de 24 horas usando um coletor automático. Os efeitos das MSCs ou dos bloqueadores da PGE2 foram calculados como a porcentagem da resposta de controle (100%) na presença de PHA.[0103] Purified PBMCs were prepared by centrifuging the leukopack (Cambrex, Walkersville, Maryland) over Ficoll-Hypaque (Lymphoprep, Oslo, Norway). Separated cells were cultured (in triplicates) in the presence or absence of MSCs (plated 3-4 hours before the addition of PBMCs to allow them to settle) for 48 hours in the presence of PHA mitogen (Sigma Chemicals, St. . Louis, Missouri). In selected experiments, PBMCs were resuspended in medium containing the PGE2 inhibitors Indomethacin (Sigma Chemicals, St. Louis, Missouri) or NS-938 (Cayman Chemicals, Ann Arbor, Michigan). (3H)-thymidine was added (20 μl in a 200 μl culture) and the cells collected after an additional 24 h cultivation using an automatic harvester. The effects of MSCs or PGE2 blockers were calculated as the percentage of control response (100%) in the presence of PHA.
[0104] O RNA total a partir dos precipitados celulares foi preparado usando um kit comercialmente disponível (Qiagen, Valencia, Califórnia) e de acordo com as instruções do fabricante. O DNA genômico contaminante foi removido usando o kit sem DNA (Ambion, Austin, Texas). A RT-PCR quantitativa foi efetuada sobre um sistema de detecção MJ Research Opticon (South San Francisco, Califórnia) usando o kit de RT-PCR QuantiTect SYBR Green (Qiagen, Valencia, Califórnia) com os iniciadores em concentração de 0,5 μM. As alterações relativas nos níveis de expressão nas células cultivadas sob diferentes condições foram calculadas pela diferença nos valores de Ct (ponto de cruzamento) usando a β-actina como controle interno. As sequências para os iniciadores específicos para COX-1 e COX-2 foram: COX-1: 5'-CCG GAT GCC AGT CAG GAT GAT G-3' adiante, 5'-CTA GAC AGC CAG ATG CTG ACA G-3' anterior; COX-2: 5'-ATC TAC CCT CCT CAA GTC CC-3' adiante, 5'-TAC CAG AAG GGC AGG ATA CAG- 3' anterior.[0104] Total RNA from the cell precipitates was prepared using a commercially available kit (Qiagen, Valencia, California) and according to the manufacturer's instructions. Contaminant genomic DNA was removed using the DNA-free kit (Ambion, Austin, Texas). Quantitative RT-PCR was performed on an MJ Research Opticon detection system (South San Francisco, California) using the QuantiTect SYBR Green RT-PCR Kit (Qiagen, Valencia, California) with primers at 0.5 µM concentration. Relative changes in expression levels in cells grown under different conditions were calculated by the difference in Ct values (cross point) using β-actin as an internal control. The sequences for the COX-1 and COX-2 specific primers were: COX-1: 5'-CCG GAT GCC AGT CAG GAT GAT G-3' below, 5'-CTA GAC AGC CAG ATG CTG ACA G-3' previous; COX-2: 5'-ATC TAC CCT CCT CAA GTC CC-3' below, 5'-TAC CAG AAG GGC AGG ATA CAG-3' above.
[0105] Os números crescentes de PBMCs alogênicas foram incubados com os números constantes de MSCs (2.000 células/cavidade) preparadas sobre uma placa de 96 poços, na presença de PHA (2,5 μg/mL), por 72 horas, e a incorporação de 3H timidina (contagens por minuto, cpm) foi determinada. As PBMCs e as MSCs foram cultivadas em razões de MSC:PBMC de 1:1, 1:3, 1:10, 1:30, e 1:81.[0105] The increasing numbers of allogeneic PBMCs were incubated with the constant numbers of MSCs (2,000 cells/well) prepared on a 96-well plate, in the presence of PHA (2.5 μg/mL), for 72 hours, and the 3 H thymidine incorporation (counts per minute, cpm) was determined. PBMCs and MSCs were cultured at MSC:PBMC ratios of 1:1, 1:3, 1:10, 1:30, and 1:81.
[0106] Nos presentes estudos, examinou-se a interação das MSCs humanas com as populações isoladas de células imunes, incluindo as células dendríticas (DC1 e DC2), as células T efetoras (TH1 e TH2) e as células NK. A interação das MSCs com cada tipo de célula imune teve consequências específicas, sugerindo que as MSCs possam modular diversas etapas no processo da resposta imune. A produção de fator(es) secretado(s) que modula(m) e pode(m) ser responsável(is) pelos efeitos imunomoduladores das MSCs foi avaliada e a síntese de prostaglandina estava envolvida.[0106] In the present studies, we examined the interaction of human MSCs with isolated populations of immune cells, including dendritic cells (DC1 and DC2), effector T cells (TH1 and TH2) and NK cells. The interaction of MSCs with each type of immune cell had specific consequences, suggesting that MSCs can modulate several steps in the immune response process. The production of secreted factor(s) that modulate(m) and may be responsible for the immunomodulatory effects of MSCs was evaluated and prostaglandin synthesis was involved.
[0107] As células dendríticas precursoras mieloides (DC1) e plasmacitóides (DC2) foram isoladas por triagem imunomagnética das células BDCA1+ e BDCA2+, respectivamente, e maturadas por incubação com GM-CSF e IL-4 (1 x 103 IU/mL e 1 x 103 IU/mL, respectivamente) para as células DC1, ou IL-3 (10 ng/mL) para as células DC2. Usando a citometria de fluxo, as células DC1 eram HLA- DR+ e CD11c+, enquanto as células DC2 eram HLA-DR+ e CD123+ (figura 1A). Na presença do agente inflamatório lipopolissacarídeo bacteriano (LPS, 1 ng/mL), as células DC1 produziram níveis moderados de TNF-α, porém, quando as MSCs estavam presentes (razões examinadas 1:1 e 1:10), houve uma redução de >50% na secreção de TNF-α (figura 1B). Por outro lado, as células DC2 produziram IL-10 na presença do LPS e seus níveis foram aumentados mais do que 2 vezes no cocultivo em MSC:DC2 (1:1) (figura 1B). Portanto, as MSCs modificaram o perfil de citocina das DCs ativadas na cultura para um fenótipo mais tolerogênico. Adicionalmente, as DCs ativadas, quando cultivadas com as MSCs, foram capazes de reduzir o IFN-y e aumentar os níveis de IL-4 secretados pelas células T CD4+ simples (figura 1C), sugerindo uma mudança mediada pelas MSCs de fenótipo de célula T pró-inflamatório para anti-inflamatório.[0107] Myeloid precursor (DC1) and plasmacytoid (DC2) dendritic cells were isolated by immunomagnetic screening of BDCA1+ and BDCA2+ cells, respectively, and matured by incubation with GM-CSF and IL-4 (1 x 103 IU/mL and 1 x 10 3 IU/ml, respectively) for DC1 cells, or IL-3 (10 ng/ml) for DC2 cells. Using flow cytometry, DC1 cells were HLA-DR+ and CD11c+, while DC2 cells were HLA-DR+ and CD123+ (Figure 1A). In the presence of the inflammatory agent bacterial lipopolysaccharide (LPS, 1 ng/mL), DC1 cells produced moderate levels of TNF-α, however, when MSCs were present (ratios examined 1:1 and 1:10), there was a reduction of >50% in TNF-α secretion (Figure 1B). On the other hand, DC2 cells produced IL-10 in the presence of LPS and its levels were increased more than 2-fold in MSC:DC2 co-culture (1:1) (Figure 1B). Therefore, MSCs modified the cytokine profile of activated DCs in culture to a more tolerogenic phenotype. Additionally, activated DCs, when cultured with MSCs, were able to reduce IFN-γ and increase IL-4 levels secreted by CD4+ single T cells (figure 1C), suggesting an MSC-mediated change in T cell phenotype pro-inflammatory to anti-inflammatory.
[0108] Como a secreção aumentada de IL-10 desempenha uma função na geração de células reguladoras (Kingsley, e outros, J. Immunol., Vol. 168, p. 1080 (2002)), as células T reguladoras (TReg) foram quantificadas por citometria de fluxo em coculturas de PBMCs e MSCs. Na cultura das PBMCs com as MSCs por 3-5 dias, houve um aumento nos números de células TReg conforme determinado por coloração das PBMCs com os anticorpos anti-CD4 e anti-CD25 (figura 2A), adicionalmente suportando uma resposta tolerogênica induzida por MSC. A população de células TReg CD4+CD25+, gerada na presença de MSCs, expressou níveis aumentados de receptor de TNF induzido por glicocorticoide (GITR), um receptor da superfície celular expresso sobre as populações de células TReg, e era de natureza supressora visto que ela suprimiu a proliferação de células T alogênicas (figura 3A,B). A seguir, as MSCs foram investigadas quanto à sua capacidade direta de afetar a diferenciação das células T. Usando as células T purificadas selecionadas por anticorpos (células Th CD4+), as células TH1 produtoras de IFN-y e TH2 produtoras de IL- 4 foram geradas na presença ou na ausência das MSCs. Quando as MSCs estavam presentes durante a diferenciação, houve secreção reduzida de IFN-y pelas células TH1 e secreção aumentada de IL-4 pelas células TH2 (figura 2B). Nenhuma alteração significativa nos níveis de IFN-y e IL-4 foi vista quando as MSCs foram adicionadas à cultura após as células Th terem se diferenciado (em 3 dias) nos tipos TH1 ou TH2 efetores (dados não-mostrados). Estes experimentos sugerem que as MSCs podem afetar a diferenciação das células T efetoras diretamente e alterar a secreção de citocinas pelas células T para um fenótipo humoral.[0108] As increased secretion of IL-10 plays a role in the generation of regulatory cells (Kingsley, et al., J. Immunol., Vol. 168, p. 1080 (2002 )), regulatory T cells (TReg) have been quantified by flow cytometry in cocultures of PBMCs and MSCs. In culturing the PBMCs with the MSCs for 3-5 days, there was an increase in the numbers of TReg cells as determined by staining the PBMCs with the anti-CD4 and anti-CD25 antibodies (Figure 2A), additionally supporting an MSC-induced tolerogenic response. . The CD4+CD25+ TReg cell population, generated in the presence of MSCs, expressed increased levels of glucocorticoid-induced TNF receptor (GITR), a cell surface receptor expressed on TReg cell populations, and was suppressive in nature as it suppressed allogeneic T cell proliferation (Figure 3A,B). Next, MSCs were investigated for their direct ability to affect T cell differentiation. Using antibody-selected purified T cells (CD4+ Th cells), IFN-y-producing TH1 and IL-4-producing TH2 cells were analyzed. generated in the presence or absence of MSCs. When MSCs were present during differentiation, there was reduced secretion of IFN-γ by TH1 cells and increased secretion of IL-4 by TH2 cells (Figure 2B). No significant change in IFN-γ and IL-4 levels was seen when MSCs were added to the culture after Th cells had differentiated (within 3 days) into effector TH1 or TH2 types (data not shown). These experiments suggest that MSCs can affect effector T cell differentiation directly and alter cytokine secretion by T cells to a humoral phenotype.
[0109] Similarmente, quando as MSCs foram cultivadas com as células NK purificadas (CD3-, CD14-, CD19-, CD36-) em uma razão de 1:1 para diferentes períodos de tempo (0-48 h), houve uma secreção diminuída de IFN-y no sobrenadante da cultura (figura 2C), com isso sugerindo que as MSCs podem modular as funções das células NK também.[0109] Similarly, when MSCs were cultured with purified NK cells (CD3-, CD14-, CD19-, CD36-) in a 1:1 ratio for different time periods (0-48 h), there was a secretion decreased IFN-γ in the culture supernatant (Figure 2C), thus suggesting that MSCs can modulate NK cell functions as well.
[0110] Um trabalho anterior tinha indicado que as MSCs modificam as funções das células T por fator(es) solúvel(is) (LeBlanc, e outros, Exp. Hematol., Vol. 31, p. 890 (2003); Tse, e outros, Transplantation, Vol. 75, p. 389 (2003)). Observou-se que as MSCs secretaram diversos fatores, incluindo IL-6, prostaglandina E2, VEGF e proMMP-1 constitutivamente, e os níveis de cada um aumentaram na cultura com as PBMCs (figura 5). Para investigar os fatores derivados das MSCs que resultam na inibição do TNF-α e no aumento da produção de IL-10 pelas DCs, a função potencial da prostaglandina E2 foi investigada, visto que ela tinha sido mostrada inibir a produção de TNF-α pelas DCs ativadas (Vassiliou, e outros, Cell. Immunol., Vol. 223, p. 120 (2003)). Os meios condicionados de cultura de MSC (cultura por 24 horas de 0,5 x 106 células/mL) continham aproximadamente 1000 pg/mL de PGE2 (figura 4A). Não havia nenhuma presença detectável de indutores conhecidos da secreção de PGE2, p.ex., TNF-α, IFN-y ou IL-1β (dados não-mostrados) no sobrenadante da cultura, indicando uma secreção constitutiva de PGE2 pelas MSCs. A secreção de PGE2 pelas hMSCs foi inibida 60-90% na presença dos inibidores conhecidos da produção de PGE2, NS-398 (5 μM) e indometacina (4 μM) (figura 4A). À medida que ocorre a liberação da secreção de PGE2, como um resultado da atividade enzimática da enzima cicloxigenase 1 (COX-1) constitutivamente ativa e da enzima cicloxigenase 2 (COX-2) induzível (Harris, e outros, Trends Immunol., Vol. 23, p. 144 (2002)), analisava-se a expressão do mRNA para COX-1 e COX-2 nas MSCs e PBMCs usando o sistema de cultura de transcavidades. As MSCs expressaram níveis significativamente maiores de COX-2 em comparação com as PBMCs e os níveis de expressão aumentam > 3 vezes na cocultura das MSCs e PBMCs (razão de MSC para PBMC de 1:10) por 24 horas (figura 4B). Viram-se alterações modestas nos níveis de COX-1, sugerindo que o aumento na secreção de PGE2 na cocultura de MSC- PBMC (figura 5) é mediado pela suprarregulação da COX-2. Para investigar se os efeitos imunomoduladores da MSC sobre as DCs e as células T eram mediados pela PGE2, as MSCs foram cultivadas com as células dendríticas ativadas (DC1) ou as células TH1, na presença dos inibidores da PGE2 NS-398 ou indometacina. A presença de NS-398 ou indometacina aumentou a secreção de TNF-α pelas DC1s e a secreção de IFN-y a partir das células TH1 (figura 4C), respectivamente, sugerindo que os efeitos das MSCs sobre os tipos de células imunes podem ser mediados pela PGE2 secretada. Os estudos recentes mostraram que as MSCs inibem a proliferação de células T induzida por diversos estímulos (DeNicola, e outros, Blood, Vol. 99, p. 3838 (2002); LeBlanc, e outros, Scand. J. Immunol., Vol. 57, p. 11 (2003)). Observou-se que as MSCs inibem a proliferação de células T induzida por mitógeno em um modo dependente da dose (figura 6) e, quando os inibidores da PGE2 NS-398 (5 μM) ou indometacina (4 μM) estavam presentes, houve um aumento de >70% na incorporação da (3H) timidina pelas PBMCs tratadas com PHA nas culturas contendo MSCs, em comparação com os controles sem os inibidores (figura 4D).[0110] Previous work had indicated that MSCs modify T cell functions by soluble factor(s) (LeBlanc, et al., Exp. Hematol., Vol. 31, p. 890 (2003); Tse, et al., Transplantation, Vol. 75, p. 389 (2003)). MSCs were observed to secrete several factors, including IL-6, prostaglandin E2, VEGF, and proMMP-1 constitutively, and levels of each increased in culture with PBMCs (Figure 5). To investigate the factors derived from MSCs that result in the inhibition of TNF-α and the increase in IL-10 production by DCs, the potential role of prostaglandin E2 was investigated, as it had been shown to inhibit the production of TNF-α by the DCs. Activated DCs (Vassiliou, et al., Cell. Immunol., Vol. 223, p. 120 (2003)). MSC culture conditioned media (24 hour culture of 0.5 x 10 6 cells/ml) contained approximately 1000 pg/ml PGE2 (Figure 4A). There was no detectable presence of known inducers of PGE2 secretion, e.g., TNF-α, IFN-γ or IL-1β (data not shown) in the culture supernatant, indicating a constitutive secretion of PGE2 by MSCs. PGE2 secretion by hMSCs was inhibited 60-90% in the presence of the known inhibitors of PGE2 production, NS-398 (5 μM) and indomethacin (4 μM) (Figure 4A). As the release of PGE2 secretion occurs, as a result of the enzymatic activity of the constitutively active cyclooxygenase 1 (COX-1) enzyme and the inducible cyclooxygenase 2 (COX-2) enzyme (Harris, et al., Trends Immunol., Vol. 23, p 144 (2002)), mRNA expression for COX-1 and COX-2 in MSCs and PBMCs was analyzed using the transcavity culture system. MSCs expressed significantly higher levels of COX-2 compared to PBMCs and expression levels increase > 3-fold in co-culture of MSCs and PBMCs (ratio of MSC to PBMC 1:10) for 24 hours (Figure 4B). Modest changes were seen in COX-1 levels, suggesting that the increase in PGE2 secretion in the MSC-PBMC coculture (Figure 5) is mediated by COX-2 upregulation. To investigate whether the immunomodulatory effects of MSC on DCs and T cells were mediated by PGE2, MSCs were cultured with activated dendritic cells (DC1) or TH1 cells, in the presence of PGE2 inhibitors NS-398 or indomethacin. The presence of NS-398 or indomethacin increased TNF-α secretion by DC1s and IFN-y secretion from TH1 cells (figure 4C), respectively, suggesting that the effects of MSCs on immune cell types may be mediated by secreted PGE2. Recent studies have shown that MSCs inhibit T cell proliferation induced by various stimuli (DeNicola, et al., Blood, Vol. 99, p. 3838 (2002); LeBlanc, et al., Scand. J. Immunol., Vol. 57, p.11 (2003)). MSCs were observed to inhibit mitogen-induced T cell proliferation in a dose-dependent manner (Figure 6) and when PGE2 inhibitors NS-398 (5 μM) or indomethacin (4 μM) were present, there was a >70% increase in (3H) thymidine incorporation by PHA-treated PBMCs in cultures containing MSCs, compared to controls without the inhibitors (Figure 4D).
[0111] Em resumo, propõe-se um modelo de interação da MSC com outros tipos de células imunes (figura 7). Quando as células T maduras estão presentes, as MSCs podem interagir com elas diretamente e inibir a produção de IFN-y pró-inflamatório (via 1) e promover o fenótipo de células T reguladoras (via 3) e as células TH2 anti-inflamatórias (via 5). Ademais, as MSCs podem alterar o resultado da resposta imune da célula T através das DCs por secreção de PGE2, inibindo as células DC1 pró-inflamatórias (via 2) e promovendo as células DC2 anti-inflamatórias (via 4) ou as DCs reguladoras (via 3). Uma mudança para a imunidade de TH2, por sua vez, sugere uma mudança na atividade da célula B para a geração aumentada de anticorpos dos subtipos IgE/IgG1 (via 7). As MSCs, por sua capacidade de inibir a secreção de IFN-y a partir das células NK, provavelmente modificam a função das células NK (via 6). Este modelo de interações entre MSCs:Células imunes está consistente com a experimentação efetuada em diversos outros laboratórios (LeBlanc, e outros, Exp. Hematol., Vol. 31, p. 890 (2003); Tse, e outros, Transplantation, Vol. 75, p. 389 (2003); DiNicola, e outros, Blood, Vol. 99, p. 3838 (2002)). O exame adicional dos mecanismos propostos está em andamento e os estudos de animais são agora necessários para examinar os efeitos in vivo da administração das MSCs.[0111] In summary, a model of interaction of the MSC with other types of immune cells is proposed (figure 7). When mature T cells are present, MSCs can interact with them directly and inhibit the production of pro-inflammatory IFN-y (pathway 1) and promote the phenotype of regulatory T cells (pathway 3) and anti-inflammatory TH2 cells ( route 5). Furthermore, MSCs can alter the outcome of the T cell immune response through DCs by secreting PGE2, inhibiting pro-inflammatory DC1 cells (pathway 2) and promoting anti-inflammatory DC2 cells (pathway 4) or regulatory DCs (pathway 2). route 3). A shift to TH2 immunity, in turn, suggests a shift in B cell activity towards increased generation of antibodies of the IgE/IgG1 subtypes (pathway 7). MSCs, by their ability to inhibit IFN-γ secretion from NK cells, probably modify NK cell function (pathway 6). This model of interactions between MSCs:Immune cells is consistent with experimentation performed in several other laboratories (LeBlanc, et al., Exp. Hematol., Vol. 31, p. 890 (2003); Tse, et al., Transplantation, Vol. 75, p.389 (2003); DiNicola, et al., Blood, Vol.99, p.3838 (2002)). Further examination of the proposed mechanisms is ongoing and animal studies are now needed to examine the in vivo effects of MSC administration.
[0112] As células-tronco mesenquimais foram dadas a uma paciente de 33 anos de idade, sofrendo de doença do enxerto versus hospedeiro (GVHD) de Grau IV, gastrointestinal. A paciente estava resistente a todos os outros tratamentos de GVHD. Os exames endoscópicos do cólon da paciente mostraram áreas de ulceração e inflamação, antes do tratamento. A histologia do cólon da paciente mostrou que a doença do enxerto versus hospedeiro tinha destruído a grande maioria das criptas intestinais da paciente, antes do tratamento.[0112] Mesenchymal stem cells were given to a 33-year-old female patient suffering from Grade IV gastrointestinal graft versus host disease (GVHD). The patient was resistant to all other GVHD treatments. Endoscopic examination of the patient's colon showed areas of ulceration and inflammation prior to treatment. Histology of the patient's colon showed that graft versus host disease had destroyed the vast majority of the patient's intestinal crypts prior to treatment.
[0113] A paciente recebeu uma infusão intravenosa de células- tronco mesenquimais alogênicas em 50 mL de Plasma Lyte A, em uma quantidade de 3 X 106 células por quilograma de peso do corpo.[0113] The patient received an intravenous infusion of allogeneic mesenchymal stem cells in 50 mL of Plasma Lyte A, in an amount of 3 X 106 cells per kilogram of body weight.
[0114] A paciente foi avaliada em duas semanas após a infusão. Nas duas semanas após a infusão, um exame endoscópico do cólon da paciente mostrou que as áreas de inflamação e ulceração, visíveis antes do tratamento, estavam resolvidas. Além disso, uma biopsia do cólon da paciente mostrou uma regeneração significativa das criptas intestinais. Assim, a administração das células-tronco mesenquimais à paciente resultou em uma redução significativa no componente inflamatório da doença do enxerto versus hospedeiro gastrointestinal, e resultou na regeneração de tecido intestinal funcional novo.[0114] The patient was evaluated at two weeks after the infusion. In the two weeks after the infusion, an endoscopic examination of the patient's colon showed that the areas of inflammation and ulceration, visible before treatment, had resolved. In addition, a biopsy of the patient's colon showed significant regeneration of the intestinal crypts. Thus, the administration of the mesenchymal stem cells to the patient resulted in a significant reduction in the inflammatory component of gastrointestinal graft versus host disease, and resulted in the regeneration of new functional intestinal tissue.
[0115] As descrições de todas as patentes, publicações, incluindo os pedidos de patente publicados, números de acesso do depositário, e números de acesso dos bancos de dados são, pelo presente, incorporadas por referência na mesma proporção como se cada patente, publicação, número de acesso do depositário, e número de acesso do banco de dados fosse específica e individualmente incorporado por referência.[0115] The descriptions of all patents, publications, including published patent applications, depositary accession numbers, and database accession numbers are hereby incorporated by reference in the same proportion as if each patent, publication , depositary accession number, and database accession number were specifically and individually incorporated by reference.
[0116] É para ser entendido, entretanto, que o escopo da presente invenção não é para estar limitado às modalidades específicas descritas acima. A invenção pode ser praticada em um modo diferente como particularmente descrito e ainda estar dentro do escopo das reivindicações que acompanham.[0116] It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not to be limited to the specific embodiments described above. The invention may be practiced in a different manner as particularly described and still be within the scope of the accompanying claims.
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