ITMI20101064A1 - CARRIER OF CELL TYPE FOR THE SIGHTED TRANSPORT OF AT LEAST ONE MOLECULE AND / OR AT LEAST A MOLECULAR COMPOUND AT LEAST ONE TARGET CELL IN A HUMAN OR NON-HUMAN MAMMALY - Google Patents

CARRIER OF CELL TYPE FOR THE SIGHTED TRANSPORT OF AT LEAST ONE MOLECULE AND / OR AT LEAST A MOLECULAR COMPOUND AT LEAST ONE TARGET CELL IN A HUMAN OR NON-HUMAN MAMMALY Download PDF

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ITMI20101064A1
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Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale Description of a patent application for an industrial invention

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un carrier di tipo cellulare, ad un prodotto complesso comprendente in combinazione almeno una molecola e/o un composto molecolare ed il carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, ed ad un procedimento per la preparazione di detto prodotto complesso utilizzabile per scopi diagnostici, prognostici e terapeutici. The present invention refers to a cellular type carrier, to a complex product comprising in combination at least one molecule and / or a molecular compound and the cellular type carrier for the targeted transport of said at least one molecule and / or said at least one compound molecular to at least one target cell in a human or non-human mammal, and to a process for the preparation of said complex product usable for diagnostic, prognostic and therapeutic purposes.

É noto che la terapia farmacologia classica, nonostante i notevoli progressi, ha ancora importanti limiti che riguardano innanzitutto la capacità di essere selettiva e quindi di non causare effetti collaterali. Anche i dati di farmacocinetica indicano che, spesso, le quantità di farmaco in grado di raggiungere il bersaglio in concentrazioni efficaci possono essere ottenute solo a scapito di una tossicità sistemica o organo-specifica talvolta anche notevoli. In taluni casi il tessuto patologico non riceve adeguate concentrazioni terapeutiche a causa di barriere anatomofisiologiche. Quest’aspetto à ̈ particolarmente rilevante nell’ambito della chemioterapia dei tumori, dove il farmaco chemioterapico utilizzato à ̈ spesso estremamente tossico e quindi produce notevoli effetti collaterali dannosi al paziente oncologico. It is known that classical pharmacological therapy, despite the considerable progress, still has important limitations which concern first and foremost the ability to be selective and therefore not to cause side effects. Pharmacokinetic data also indicate that often the quantities of drug capable of reaching the target in effective concentrations can only be obtained at the expense of systemic or organ-specific toxicity, sometimes even considerable. In some cases the pathological tissue does not receive adequate therapeutic concentrations due to anatomophysiological barriers. This aspect is particularly relevant in the field of cancer chemotherapy, where the chemotherapy drug used is often extremely toxic and therefore produces significant harmful side effects to the cancer patient.

Come à ̈ noto per aumentare la selettività/specificità delle terapie farmacologiche si à ̈ fatto,da tempo, ricorso alla somministrazione parenterale di vettori in grado di trasportare molecole come ad esempio sistemi basati sull’uso di anticorpi, nanoparticelle di diversi materiali, liposomi oppure, manipolando geneticamente cellule mediante vettori virali in grado di codificare la produzione di sostanze direttamente citotossiche o capaci di trasformare profarmaci in farmaci attivi. Svantaggiosamente tutte queste soluzioni, che usano molecole o cellule come “carrier†non sono però, esenti da tossicità collaterale. In particolare, quelle ottenute con transfezioni virali, possono presentare gravi problemi di sicurezza. Compito tecnico della presente invenzione à ̈ quindi quello di fornire un carrier di tipo cellulare, un prodotto complesso comprendente in combinazione almeno una molecola e/o un composto molecolare ed il carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, ed un procedimento per la preparazione di detto prodotto complesso che consentano di eliminare gli inconvenienti lamentati dalla tecnica nota. As it is known, to increase the selectivity / specificity of pharmacological therapies, the parenteral administration of vectors capable of transporting molecules has been used for some time, such as systems based on the use of antibodies, nanoparticles of different materials, liposomes or, by genetically manipulating cells by means of viral vectors capable of encoding the production of directly cytotoxic substances or capable of transforming prodrugs into active drugs. Disadvantageously, all these solutions, which use molecules or cells as â € œcarrierâ € are not, however, free from collateral toxicity. In particular, those obtained with viral transfections can present serious safety problems. The technical task of the present invention is therefore to provide a cell-type carrier, a complex product comprising in combination at least one molecule and / or a molecular compound and the cell-type carrier for the targeted transport of said at least one molecule and / or said at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal, and a process for the preparation of said complex product which allows to eliminate the drawbacks complained of by the known art.

Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un prodotto complesso del tipo sopra riferito in cui il carrier à ̈ in grado di rilasciare gradualmente in maniera localizzata prevalentemente presso la cellula bersaglio una elevata concentrazione di una molecola o composto molecolare. In the context of this technical task, an aim of the invention is to produce a complex product of the type referred to above in which the carrier is able to gradually release a high concentration of a molecule or molecular compound.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un prodotto complesso del tipo sopra riferito in cui il carrier à ̈ in grado di rilasciare gradualmente in maniera localizzata prevalentemente presso la cellula bersaglio patologica una concentrazione di una molecola e/o composto molecolare citotossici e/o farmacologicamente attivi. Another object of the invention is to provide a complex product of the type referred to above in which the carrier is able to gradually release a concentration of a cytotoxic molecule and / or molecular compound mainly in the pathological target cell in a localized manner. and / or pharmacologically active.

Altro scopo ancora dell’invenzione à ̈ quello di fornire un prodotto complesso del tipo sopra riferito in cui il carrier consenta la veicolazione di una molecola e/o composto molecolare farmacologicamente attivi in modo tale da aumentarne la specificità terapeutica e parallelamente ridurne o addirittura eliminarne gli eventuali effetti collaterali. Yet another purpose of the invention is to provide a complex product of the type referred to above in which the carrier allows the delivery of a pharmacologically active molecule and / or molecular compound in such a way as to increase its therapeutic specificity and at the same time reduce or even eliminate it. any side effects.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un prodotto complesso del tipo sopra riferito per l’utilizzo con finalità diagnostiche, prognostiche e terapeutiche. Another purpose of the invention is to produce a complex product of the type referred to above for use with diagnostic, prognostic and therapeutic purposes.

Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di almeno una molecola e/o almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una cellula stromale autologa o eterologa isolata da un mammifero umano o non umano. The technical task, as well as these and other purposes, according to the present invention are achieved by providing a cell-type carrier for the targeted transport of at least one molecule and / or at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal , characterized in that it comprises at least one autologous or heterologous stromal cell isolated from a human or non-human mammal.

Nel carrier, preferibilmente la cellula stromale consiste in una cellula staminale mesenchimale. In the carrier, the stromal cell preferably consists of a mesenchymal stem cell.

La presente invenzione rivela anche un prodotto complesso comprendente in combinazione almeno una molecola e/o un composto molecolare ed un carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, caratterizzato dal fatto che detto carrier comprende almeno una cellula stromale autologa o eterologa isolata da un mammifero umano o non umano. The present invention also discloses a complex product comprising in combination at least one molecule and / or a molecular compound and a cell-type carrier for the targeted transport of said at least one molecule and / or said at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal, characterized in that said carrier comprises at least one autologous or heterologous stromal cell isolated from a human or non-human mammal.

Nel prodotto complesso, la cellula stromale consiste in una cellula staminale mesenchimale. In the complex product, the stromal cell consists of a mesenchymal stem cell.

Preferibilmente la molecola e/o il composto molecolare sono citotossici. Preferably the molecule and / or the molecular compound are cytotoxic.

Preferibilmente la molecola e/o il composto molecolare sono farmacologicamente attivi. Preferably the molecule and / or the molecular compound are pharmacologically active.

Preferibilmente la molecola e/o il composto molecolare sono farmaci antitumorali. Preferably the molecule and / or the molecular compound are anticancer drugs.

Preferibilmente la molecola e/o il composto molecolare sono farmaci anti angiogenici. Preferably the molecule and / or the molecular compound are anti-angiogenic drugs.

Preferibilmente i farmaci comprendono Paclitaxel (PTX). Preferably the drugs include Paclitaxel (PTX).

La presente invenzione rivela anche un procedimento per la preparazione di un prodotto complesso caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di isolamento di cellule stromali da un mammifero umano o non umano per la realizzazione di un carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di almeno una molecola e/o almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, una fase di espansione in vitro di dette cellule stromali, ed una fase di esposizione di dette cellule stromali ad elevate concentrazioni di detta almeno una molecola e/o di detto almeno un composto molecolare. The present invention also discloses a process for the preparation of a complex product characterized in that it comprises a step of isolating stromal cells from a human or non-human mammal for the production of a cell-type carrier for the targeted transport of at least one molecule. and / or at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal, an in vitro expansion step of said stromal cells, and a step of exposing said stromal cells to high concentrations of said at least one molecule and / or of said at least one molecular compound.

Il procedimento comprende preferibilmente una fase di crioconservazione di dette cellule stromali prima o dopo detta fase di esposizione. The process preferably comprises a cryopreservation step of said stromal cells before or after said exposure step.

Nel procedimento, le cellule stromali sono cellule staminali mesenchimali. In the process, stromal cells are mesenchymal stem cells.

La presente invenzione rivela anche un metodo di rilascio mirato e controllato di una dose terapeuticamente efficace di almeno una molecola citotossica e/o almeno un composto citotossico, caratterizzato dal fatto di veicolare a cellule bersaglio patologiche una popolazione di cellule staminali mesenchimali internalizzanti una elevata concentrazione di detta almeno una molecola citotossica e/o detto almeno un composto citotossico per il loro rilascio graduale e mirato. The present invention also discloses a method of targeted and controlled release of a therapeutically effective dose of at least one cytotoxic molecule and / or at least one cytotoxic compound, characterized by the fact of delivering to pathological target cells a population of mesenchymal stem cells internalizing a high concentration of said at least one cytotoxic molecule and / or said at least one cytotoxic compound for their gradual and targeted release.

La presente invenzione rivela anche un modello murino trattato con il prodotto complesso. The present invention also discloses a mouse model treated with the complex product.

La presente invenzione rivela anche un uso del prodotto complesso per la diagnosi, prognosi , terapia e monitoraggio terapeutico. The present invention also discloses a use of the complex product for diagnosis, prognosis, therapy and therapeutic monitoring.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con riferimento alle figure da 1 a 17 allegate: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the following description, illustrated by way of non-limiting example with reference to the attached figures 1 to 17:

Figura 1 mostra la caratterizzazione fenotipica delle cellule staminali mesenchimali (MSCs): le foto mostrano una cultura di MSC osservata a fresco al microscopio e la loro multipotenza espressa dalla capacità di differenziare in osteoblasti ,condroblasti ed adipociti. La figura conferma il carattere mesenchimale valutato in base alla espressione fenotipica di CD analizzata mediante FACS . Figure 1 shows the phenotypic characterization of mesenchymal stem cells (MSCs): the photos show a freshly observed MSC culture under the microscope and their multipotency expressed by the ability to differentiate into osteoblasts, chondroblasts and adipocytes. The figure confirms the mesenchymal character evaluated on the basis of the phenotypic expression of CD analyzed by FACS.

Figura 2 mostra la resistenza delle cellule MSCs all’attività citotossica di Paclitaxel: l’istogramma riporta la vitalità cellulare determinata in test MTT dopo 24 ore di trattamento con PTX . Ogni punto rappresenta la media /- ds di 5 esperimenti. La % à ̈ calcolata sulla D.O. di cellule non trattate ( considerate come 100% di vitalità). Figure 2 shows the resistance of MSCs to the cytotoxic activity of Paclitaxel: the histogram shows the cell viability determined in MTT test after 24 hours of treatment with PTX. Each point represents the mean / - ds of 5 experiments. The% is calculated on the D.O. of untreated cells (considered as 100% viability).

Figura 3 mostra la cinetica di rilascio tempo dipendente di Paclitaxel da parte di MSCs-PTX: la presenza di PTX nel mezzo condizionato à ̈ stata valutata mediante dosaggio della sua attività antitumorale su cellule di leucemia Molt-4. L’istogramma riporta il rilascio a diverse ore di cultura ( con totale ricambio del mezzo culturale ad ogni tempo studiato). La curva indica l’accumulo di PTX nel mezzo condizionato. Ogni valore riporta la media /- ds di 5 esperimenti. Figure 3 shows the time-dependent release kinetics of Paclitaxel by MSCs-PTX: the presence of PTX in the conditioned medium was evaluated by assaying its antitumor activity on Molt-4 leukemia cells. The histogram shows the release at different hours of culture (with total change of the cultural medium at each time studied). The curve indicates the accumulation of PTX in the conditioned medium. Each value reports the mean / - ds of 5 experiments.

Figura 4 mostra l’incorporazione di PTX da parte delle MSCs: l’incorporazione à ̈ valutata utilizzando PTX coniugato con Fluoresceina. Le cellule sono osservate sia al microscopio (A) che analizzate al FACS (B). Figure 4 shows the incorporation of PTX by MSCs: the incorporation is evaluated using PTX conjugated with Fluorescein. The cells are observed both under the microscope (A) and analyzed by FACS (B).

Figura 5 mostra l’analisi mediante HPLC: la figura riporta i cromatogrammi di Paclitaxel puro ( alto) e di mezzo condizionato ottenuto da cellule trattate con PTX, tripsinizzate e ricoltivate 24 ore ( basso). Il cromatogramma conferma la presenza di PTX nel mezzo condizionato. Figure 5 shows the analysis by HPLC: the figure shows the chromatograms of pure Paclitaxel (high) and of conditioned medium obtained from cells treated with PTX, trypsinized and recultivated 24 hours (low). The chromatogram confirms the presence of PTX in the conditioned medium.

Figura 6 mostra l’attività antiproliferativa del mezzo condizionato da MSCs-PTX su cellule tumorali Molt-4, DU145 eT98G: l’attività del mezzo condizionato (B) à ̈ stata valutata a diluizioni seriali 1:2 fino a 1:128 mediante test MTT a 7 giorni. L’attività di PTX puro à ̈ stata valutata a diluizioni seriali 1:2 partendo dalla concentrazione di 50 ng/ml. La figura dimostra che il mezzo condizionato à ̈ attivo sulla crescita neoplastica con una cinetica simile a quella del taxolo puro. La Concentrazione Equivalente di PTX (CEP) à ̈ stata calcolata come descritto in 3.5. Nella griglia sono riportati i valori di IC5O del PTX per i tre tumori. Figure 6 shows the antiproliferative activity of the conditioned medium by MSCs-PTX on Molt-4, DU145 and T98G tumor cells: the activity of the conditioned medium (B) was evaluated at serial dilutions 1: 2 up to 1: 128 by 7-day MTT test. The activity of pure PTX was evaluated at serial dilutions 1: 2 starting from the concentration of 50 ng / ml. The figure demonstrates that the conditioned medium is active on neoplastic growth with a kinetics similar to that of pure taxol. The PTX Equivalent Concentration (CEP) was calculated as described in 3.5. The grid shows the IC5O values of the PTX for the three tumors.

Figura 7 mostra l’effetto della crescita in adesione/sospensione e del congelamento sul rilascio di PTX da parte di MSCs-PTX: la figura riporta le quantità di PTX rilasciato da ogni singola celule nelle diverse condizioni sperimentali: Figure 7 shows the effect of growth in adhesion / suspension and freezing on the release of PTX by MSCs-PTX: the figure shows the quantities of PTX released by each single cell in the different experimental conditions:

CTRL= Coltura standard con trattamento e rilascio valutato su cellule adese Co/Sc= Cellule trattate adese successivamente congelate. Coltivate adese dopo scongelamento. A/S= Cellule trattate adese, rilascio di PTX valutato in colture con cellule in sospensione. CTRL = Standard culture with treatment and release evaluated on attached cells Co / Sc = Treated cells attached subsequently frozen. Cultivate adese after thawing. A / S = Adhesive treated cells, PTX release evaluated in cell suspension cultures.

Figure 8-9-10 mostrano l’attività antitumorale diretta di MSCs-PTX sulla proliferazione di tumori umani in vitro: l’istogramma riporta la media /- ds della proliferazione tumorale determinata in vitro in presenza di MSCs normali e MSCs-PTX in differenti rapporti. La proliferazione à ̈ espressa come % della proliferazione di cellule tumorali che non ricevevano MSCs in un test MTT a 7 giorni. La figura 8 riporta i risultati su cellule leucemiche MOLT-4. La figura 9 su cellule di glioblastoma T98G. La figura 10 su cellule di carcinoma prostatico DU145. Figures 8-9-10 show the direct anti-tumor activity of MSCs-PTX on the proliferation of human tumors in vitro: the histogram shows the mean / - ds of tumor proliferation determined in vitro in the presence of normal MSCs and MSCs-PTX in different ratios. Proliferation is expressed as% of the proliferation of tumor cells that did not receive MSCs in a 7-day MTT test. Figure 8 reports the results on MOLT-4 leukemia cells. Figure 9 on T98G glioblastoma cells. Figure 10 on DU145 prostate cancer cells.

Figura 11 mostra come PTX inibisce la proliferazione di cellule endoteliali (ECs) umane: HUVECs and HMECs (2 x 10<5>) sono state coltivate per 72 hrs in presenza di differenti concentrazioni di PTX. I numeri nella figura sono medie ± SD di tre esperimenti in triplicato. Notare che il PTX alla concentrazione di 10 ng/ml blocca completamente la crescita sia di HUVECs che HMECs, a dosi più elevate à ̈ tossico. **p<0.01 PTX trattati vs controlli. Figure 11 shows how PTX inhibits the proliferation of human endothelial cells (ECs): HUVECs and HMECs (2 x 10 <5>) were cultured for 72 hrs in the presence of different PTX concentrations. The numbers in the figure are means ± SD of three experiments in triplicate. Note that PTX at a concentration of 10 ng / ml completely blocks the growth of both HUVECs and HMECs, at higher doses it is toxic. ** p <0.01 PTX treated vs controls.

Figura 12 mostra l’inibizione della crescita di ECs co-coltivate con hMSCsPTX: HUVECs (pannello A) e HMECs (pannello B) sono state mischiate con le hMSCsPTX oppure con hMSCs controllo e coltivate per 72 ore. Come mostra la figura l’aggiunta di MSCsPTX a ECs a rapporti 1:1 and 1:5 à ̈ citotossica sia per HUVECs che HMECs. A rapporti 1:10 hMSCsPTX continuano a inibire la proliferazione di ECs. Le Co-colture miste di HUVECs o HMECs con hMSCs controllo non trattate non inibiscono la proliferazione di ECs. Nel pannello C sono mostrate le immagini delle (20x ingrandimento) HMECs misciate 5:1 with hMSCsPTX fissate e colorate a differenti tempi di incubazione dopo semina. HMSCsMTX uccidono HMECs già a tempi precoci (24 ore). Le frecce bianche nelle immagini mostrano le isole endoteliali che sono ancora presenti nella coltura mista. Notare che a 72 ore praticamente tutte le HMECs seminate sono state uccise dalle hMSCsPTX, le quali sono le uniche a rimanere in coltura. I numeri in (A) e (B) sono le medie ± SD di tre separati esperimenti * p<0.05, **p<0.01 vs hMSCs controllo non trattate. Figure 12 shows the growth inhibition of ECs co-cultured with hMSCsPTX: HUVECs (panel A) and HMECs (panel B) were mixed with hMSCsPTX or control hMSCs and cultured for 72 hours. As the figure shows, adding MSCsPTX to ECs at ratios 1: 1 and 1: 5 is cytotoxic for both HUVECs and HMECs. At 1:10 ratios hMSCsPTX continue to inhibit the proliferation of ECs. Mixed co-cultures of HUVECs or HMECs with untreated control hMSCs do not inhibit the proliferation of ECs. Panel C shows images of (20x magnification) HMECs mixed 5: 1 with hMSCsPTX fixed and stained at different incubation times after seed. HMSCsMTX kill HMECs already at an early time (24 hours). The white arrows in the images show the endothelial islands that are still present in the mixed culture. Note that at 72 hours virtually all seeded HMECs were killed by the hMSCsPTXs, which are the only ones left in culture. The numbers in (A) and (B) are the means ± SD of three separate experiments * p <0.05, ** p <0.01 vs untreated control hMSCs.

Figura 13 mostra che il terreno di coltura condizionato (CM) di hMSCsPTX (hMSCsPTX-CM ) à ̈ efficace tanto quanto il PTX libero a inibire la crescita sia di HUVECs che HMECs: HUVECs (panello A e C) e HMECs (panello B e D) sono state coltivate per 72 ore in presenza di differenti diluizioni di CM derivante sia da colture di hMSCsPTX (hMSCsPTX-CM) che MSCs controllo non trattate (hMSCs-CM). L’aggiunta di hMSCsPTX-CM induce un forte inibizione della crescita di ECs a tutte le diluizioni testate. In particolare hMSCsPTX-CM alla 1:2 diluzione à ̈ persino citotossico per ECs, a 1:4, à ̈ efficace come il PTX a 5ng/ml. Nei pannelli C e D sono mostrate le immagini fotografiche delle colture di HUVECs e HMECs esposte a differenti diluizioni di hMSCsPTX-CM. Notare che l’immagine fotografica delle colture in presenza 1:2 di hMSCsPTX-CM mostra come solo poche ECs sopravvivono al trattamento, confermando il dato numerico del grafico. Le frecce indicano le poche ECs sopravvissute che restano ancorate alla plastica. (Ingrandimento foto 10x). I valori nei grafici A e B sono medie ± SD di tre esperimenti differenti. *p<0.05, **p<0.01 vs CTRL medium controllo o hMSCs-CM alla stessa diluizione. Figure 13 shows that the conditioned medium (CM) of hMSCsPTX (hMSCsPTX-CM) is as effective as the free PTX at inhibiting the growth of both HUVECs and HMECs: HUVECs (panel A and C) and HMECs (panel B and D) were cultured for 72 hours in the presence of different dilutions of CM deriving from both cultures of hMSCsPTX (hMSCsPTX-CM) and untreated control MSCs (hMSCs-CM). The addition of hMSCsPTX-CM induces a strong inhibition of the growth of ECs at all dilutions tested. In particular hMSCsPTX-CM at 1: 2 dilution is even cytotoxic for ECs, at 1: 4, it is as effective as PTX at 5ng / ml. Panels C and D show photographic images of cultures of HUVECs and HMECs exposed to different dilutions of hMSCsPTX-CM. Note that the photographic image of the cultures in the 1: 2 presence of hMSCsPTX-CM shows how only a few ECs survive the treatment, confirming the numerical data of the graph. The arrows indicate the few surviving ECs that remain anchored to the plastic. (10x photo magnification). The values in graphs A and B are means ± SD from three different experiments. * p <0.05, ** p <0.01 vs CTRL control medium or hMSCs-CM at the same dilution.

Figura 14 mostra che HMSCsPTX-CM inibisce la crescita di microvasi dai ring di aorta e facilita la loro regressione: il test dei ring di aorta di ratto à ̈ stato utilizzato per testare l’efficacia di hMSCsPTX-CM di inibire la crescita di vasi in vitro. Aorta rings sono stati messi in un gel di collagene e poi esposti a diverse diluizioni di hMSCsPTX-CM o di hMSCs-CM controllo. VEGFa a 20ng/ml à ̈ stato aggiunto in alcune colture di rings come stimolo angiogenetico e come controllo positivo per valutare l’efficienza dei rings di aorta preparati. Dodici giorni dopo i vasi capillari neoformati dai rings sono contati al microscopio. Come mostra il pannello A della figura, l’aggiunta di HMSCsPTX-CM a 1.2 e 1:4 produce una forte riduzione del numero di vasi che fuori-escono dai rings se comparati ai rings controllo o a quelli trattati con hMSCs-CM. Nel pannello B sono mostrate le foto dell’effetto di hMSCsPTX-CM e hMSCs-CM aggiunti ai rings di aorta dopo 7 giorni di coltura, cioà ̈ quando i vasi capillari sono già presenti. Le foto ( 20x ingrandimento) sono state prese al 10 giorno. Notare che l’aggiunta di hMSCsPTX-CM a 1:2 o 1:4 induce regressione dei capillari già formati mentre il medium di controllo CTRL o l’aggiunta di hMSCs-CM non à ̈ efficace. Le frecce indicano i vasi capillari in avanzata fase di regressione con evidenti aree di necrosi. I valori numerici in (A) sono le medie ± SD di due separati esperimenti . **p< 0.01 vs hMSCs-CM o CTRL medium da solo. Figure 14 shows that HMSCsPTX-CM inhibits the growth of microvessels from the aorta rings and facilitates their regression: the rat aorta ring test was used to test the effectiveness of hMSCsPTX-CM in inhibiting the growth of vessels. in vitro. Aorta rings were placed in a collagen gel and then exposed to different dilutions of hMSCsPTX-CM or control hMSCs-CM. VEGFa at 20ng / ml has been added in some rings cultures as an angiogenic stimulus and as a positive control to evaluate the efficiency of the prepared aorta rings. Twelve days later the newly formed capillaries from the rings are counted under the microscope. As shown in panel A in the figure, adding HMSCsPTX-CM at 1.2 and 1: 4 produces a strong reduction in the number of out-of-ring vessels when compared to control rings or those treated with hMSCs-CM. Panel B shows the photos of the effect of hMSCsPTX-CM and hMSCs-CM added to the aorta rings after 7 days of culture, ie when the capillaries are already present. The photos (20x magnification) were taken on day 10. Note that adding hMSCsPTX-CM at 1: 2 or 1: 4 induces regression of already formed capillaries while control medium CTRL or adding hMSCs-CM is not effective. The arrows indicate the capillaries in an advanced phase of regression with evident areas of necrosis. The numerical values in (A) are the means ± SD of two separate experiments. ** p <0.01 vs hMSCs-CM or CTRL medium alone.

Figura 15 mostra che il co-inoculo in vivo di hMSCsPTX con cellule di carcinoma prostatico umano DU145 ritarda la loro crescita in topi Nod-Scid: per valutare l’efficacia di hMSCsPTX in vivo sulla crescita tumorale, circa 2x10<6>DU145 sono state inoculate s.c. (nel fianco destro) in topi Nod/Scid maschi di 8 settimane,.da sole o mischiate in un rapporto 5:1 (cellule tumorali/hMSCs) con hMSCsPTX ( 0.4x10<6>) oppure con hMSCs controllo La comparsa dei tumori à ̈ stata valutata mediante palpazione, mentre i volumi dei tumori sono stati calcolati tramite la misurazione dei diametri dei tumori presi con un calibro a vari tempi dal inoculo. La Figura mostra che la co-iniezione di DU145 con hMSCsPTX riduce significativamente il volume del tumore come pure ritarda la sua iniziale comparsa. La co-iniezione di DU145 e hMSCs controllo non ha effetto se comparata con la crescita delle DU145 inoculate da sole. Anche topi che hanno ricevuto DU145 mischiate con PTX libero (100 volte più concentrato) non differisce dal controllo I topi sono stati sacrificati 40 giorni dopo l’inoculo e i tumori rimossi e pesati. Nel riquadro l’immagine di un tumore controllo DU145, trattato con hMSCsPTX e hMSCs dopo rimozione dal fianco del topo. *p<0.05 e **p< 0.01 vs DU145 da sole o trattate con hMSCs Figura 16 mostra che il co-inoculo di hMSCsPTX con cellule di B16 melanoma murino riduce la sua crescita in topi Nudi: la capacità di hMSCsPTX di inibire la crescita di un tumore in vivo à ̈ stata anche valutata usando il tumore sperimentale murino B16 melanoma. Topi Nudi maschi di 8 settimane sono stati inoculati s.c. con 2x10<6>B16 cellule da sole o mischiate in rapporto 5:1 ( tumor cells/MSCs) con hMSCsPTX (0.4x10<6>) o con hMSCs controllo. I volumi dei tumori à ̈ stato calcolato tramite misurazione del diametro preso con un calibro a diversi tempi dall’ inoculo. Come mostra la Figura, l’aggiunta di hMSCsPTX alle cellule B16 riduce significativamente la crescita del B16 se comparata sia con le B16 da sole che con le B16 mischiate a hMSCs controllo. Al giorno 17, gli animali sono stati sacrificati e i tumori rimossi e pesati. Nel riquadro della figura l’immagine fotografica di un tumore B16 controllo, trattato con hMSCsPTX o con hMSCs. * p<0.05 vs controllo B16 da solo ** p<0.01 vs controllo B16 da solo o trattato con hMSCs. Figure 15 shows that the in vivo co-inoculation of hMSCsPTX with DU145 human prostate cancer cells retards their growth in Nod-Scid mice: to evaluate the efficacy of hMSCsPTX in vivo on tumor growth, approximately 2x10 <6> DU145 are state inoculate s.c. (in the right flank) in 8-week-old male Nod / Scid mice, alone or mixed in a 5: 1 ratio (tumor cells / hMSCs) with hMSCsPTX (0.4x10 <6>) or with control hMSCs The appearance of tumors à It was assessed by palpation, while the tumor volumes were calculated by measuring the diameters of the tumors taken with a caliper at various times after inoculation. The Figure shows that co-injection of DU145 with hMSCsPTX significantly reduces tumor volume as well as delays its initial onset. Co-injection of DU145 and control hMSCs has no effect when compared with the growth of inoculated DU145 alone. Even mice that received DU145 mixed with free PTX (100 times more concentrated) did not differ from the control. The mice were sacrificed 40 days after inoculation and the tumors removed and weighed. In the inset the image of a control tumor DU145, treated with hMSCsPTX and hMSCs after removal from the mouse flank. * p <0.05 and ** p <0.01 vs DU145 alone or treated with hMSCs Figure 16 shows that the co-inoculation of hMSCsPTX with B16 murine melanoma cells reduces its growth in Nude mice: the ability of hMSCsPTX to inhibit growth of an in vivo tumor was also evaluated using the experimental murine tumor B16 melanoma. 8-week-old male nude mice were inoculated s.c. with 2x10 <6> B16 cells alone or mixed in a 5: 1 ratio (tumor cells / MSCs) with hMSCsPTX (0.4x10 <6>) or with control hMSCs. The volumes of the tumors were calculated by measuring the diameter taken with a caliper at different times from the inoculation. As the Figure shows, adding hMSCsPTX to B16 cells significantly reduces B16 growth when compared with both B16 alone and with B16 mixed with control hMSCs. On day 17, the animals were sacrificed and the tumors removed and weighed. In the frame of the figure the photographic image of a control B16 tumor, treated with hMSCsPTX or with hMSCs. * p <0.05 vs control B16 alone ** p <0.01 vs control B16 alone or treated with hMSCs.

Figura 17 mostra che il co-inoculo di mesenchimali murine MMSCsPTX con B16 melanoma inibisce la sua crescita in topi singenici C57Bl6: à ̈ stata testata la capacità di cellule MSCs murine di inibire la crescita del B16 in topi singenici. La figura mostra l’effetto di 0.4 x 10<5>MMSCs isolate da BM di topi C57Bl6 trattate con PTX o non trattate e mischiate con 2x10<5>B16 s.c. in rapporto 5:1 ( tumore B16/MSCs) e poi inoculate in C57BL6 topi maschi di 8 settimane I volumi dei tumori sono stati calcolati tramite misurazione dei diametri con un calibro a vari tempi dall’inoculo. La Figura mostra che il trattamento con MMSCsPTX inibisce la crescita del B16 melanoma anche nel ceppo di topi singenici. In questo caso però, anche le MMSCs controllo inoculate con B16 riducono la crescita di B16 se comparate ai topi trapiantati con B16 controllo da sole. Il riquadro nella Figura mostra la foto di un tumore B16 controllo, trattato con MMSCsPTX o con MMSCs . * p<0.05 e ** p<0.01 vs B16 controllo. Figure 17 shows that the co-inoculation of murine mesenchymal MMSCsPTX with B16 melanoma inhibits its growth in syngenic C57Bl6 mice: the ability of murine MSCs cells to inhibit the growth of B16 in syngenic mice was tested. The figure shows the effect of 0.4 x 10 <5> MMSCs isolated from BM of PTX-treated or untreated C57Bl6 mice and mixed with 2x10 <5> B16 s.c. in a 5: 1 ratio (tumor B16 / MSCs) and then inoculated into C57BL6 male mice aged 8 weeks. Tumor volumes were calculated by measuring the diameters with a caliper at various times from inoculation. The Figure shows that treatment with MMSCsPTX inhibits the growth of B16 melanoma even in the syngenic mouse strain. In this case, however, control MMSCs inoculated with B16 also reduce the growth of B16 when compared to mice transplanted with control B16 alone. The inset in the Figure shows a photo of a control B16 tumor treated with MMSCsPTX or MMSCs. * p <0.05 and ** p <0.01 vs control B16.

Figura 18 mostra la Tabella 1 in cui à ̈ riportata l’attività antitumorale di hMSCsPTX e MMSCsPTX. Figure 18 shows Table 1 which shows the antitumor activity of hMSCsPTX and MMSCsPTX.

Alla base di questa invenzione c’à ̈ la prova sperimentale che nell’organismo dei mammiferi esistono delle cellule contenute nel connettivo/stroma di vari tessuti e organi che sono in grado di incorporare molecole e farmaci e successivamente rilasciarli sia nella forma originale che in forma di metaboliti. At the basis of this invention there is the experimental evidence that in the mammalian organism there are cells contained in the connective / stroma of various tissues and organs that are able to incorporate molecules and drugs and subsequently release them both in the original form and in the form of metabolites.

In precedenti studi si à ̈ evidenziato che nell’organismo adulto esiste una popolazione cellulare, (preferenzialmente contenuta nei tessuti mesenchimali i.e connettivo di tutti gli organi, incluso anche il sangue), all’interno di una più ampia popolazione denominata col termine generico di “cellule stromali†oppure, col termine più specifico “cellule staminali mesenchimali†(MSCs), che à ̈ particolarmente resistente ad elevate concentrazioni di farmaci citotossici. Infatti, tali MSCs resistenti ( MSCs-R) possono non subire danni biologici persino in presenza di concentrazioni di farmaco anche 100-1000 volte superiori a quelle che sono in grado di uccidere molte altre cellule del nostro organismo. Questa loro proprietà si esplica inizialmente attraverso la capacità di internalizzare i farmaci tossici, provvedendo così ad un fenomeno di detossificazione acuta (rimuovendo/sequestrando i farmaci dal microambiente dell’organo o del tessuto e impedendone così di agire su cellule più sensibili). Successivamente però, queste MSCs-R possono rilasciare nel microambiente, grazie ad un meccanismo attivo di secrezione (probabilmente regolato da particolari proteine denominate “P glicoproteine†), più o meno rapidamente il farmaco tossico internalizzato, sia nella sua forma originale, che sotto forma di metaboliti. Ovviamente, la secrezione del farmaco sotto forma originale può ancora causare fenomeni di tossicità (“tossicità acuta ritardata†oppure cronica se le cellule rilasciano lentamente il farmaco “slow release†) sulle cellule adiacenti e sensibili al farmaco. In ogni caso, le cellule più sensibili al farmaco evitano un danno diretto che potrebbe essere mortale, ma subirebbero comunque un danno, che à ̈ dipendente appunto dalle quantità e dalle modalità temporali con cui le MSCs-R rilasciano il farmaco attivo originale. Nel caso che le MSCs-R rilasciassero non più il farmaco originale ma dei suoi “ metaboliti†si potrebbe avverare sia la condizione di una completa neutralizzazione della tossicità ( metaboliti inefficaci) come pure un’ aumentata tossicità ( metaboliti più tossici) del farmaco originale. Queste osservazioni sono state pubblicate e discusse da Pessina et al. (1999). In previous studies it has been shown that in the adult organism there is a cell population, (preferentially contained in the mesenchymal and connective tissues of all organs, including blood), within a larger population called by the generic term of â € œstromal cellsâ € or, with the more specific term â € œ mesenchymal stem cellsâ € (MSCs), which is particularly resistant to high concentrations of cytotoxic drugs. In fact, these resistant MSCs (MSCs-R) may not suffer biological damage even in the presence of drug concentrations even 100-1000 times higher than those which are capable of killing many other cells in our organism. This property of theirs is initially expressed through the ability to internalize toxic drugs, thus providing for an acute detoxification phenomenon (removing / sequestering drugs from the microenvironment of the organ or tissue and thus preventing them from acting on more sensitive cells) . Subsequently, however, these MSCs-Rs can release into the microenvironment, thanks to an active secretion mechanism (probably regulated by particular proteins called â € œP glycoproteinsâ €), more or less rapidly the internalized toxic drug, both in its original form and under form of metabolites. Obviously, the secretion of the drug in its original form can still cause toxicity phenomena ("acute delayed toxicity" or chronic if the cells slowly release the drug "slow release") on adjacent and drug-sensitive cells. In any case, the cells most sensitive to the drug avoid direct damage that could be fatal, but would still suffer damage, which is precisely dependent on the quantities and temporal modalities with which the MSCs-R release the original active drug. In the event that the MSCs-R no longer release the original drug but its â € œmetabolitesâ €, both the condition of complete neutralization of toxicity (ineffective metabolites) as well as increased toxicity (more toxic metabolites) of the original drug. These observations were published and discussed by Pessina et al. (1999).

Il principio su cui si basa questa invenzione à ̈ quindi l’evidenza sperimentale che nel nostro organismo esistono MSCs-R capaci di internalizzare molecole esogene e successivamente rilasciarle. L’invenzione consiste nell’applicazione pratica di tale meccanismo e nell’uso di queste cellule per scopi terapeutici, diagnostici e prognostici, definendo appunto, un nuovo modo d’uso di farmaci nell’uomo. In particolare, per esempio, l’applicazione della nostra invenzione può portare ad aumentarne l’efficacia di farmaci chemioterapici nell’ambito di patologie oncologiche, grazie alla capacità delle MSCs-R di trasportare e concentrare il chemioterapico quasi unicamente nel tessuto neoplastico, oppure dove l’applicazione del chemioterapico à ̈ consigliata. A tale scopo, verificata la veridicità del principio biologico e approfondito il fenotipo delle MSCs-R à ̈ stata standardizzata una procedura che prevede la produzione di un prodotto MSCs-Farmaco (MSCs-F) e il suo uso terapeutico che à ̈ definito dal tipo farmaco utilizzato. The principle on which this invention is based is therefore the experimental evidence that in our organism there are MSCs-R capable of internalizing exogenous molecules and subsequently releasing them. The invention consists in the practical application of this mechanism and in the use of these cells for therapeutic, diagnostic and prognostic purposes, precisely defining a new way of using drugs in man. In particular, for example, the application of our invention can lead to an increase in the effectiveness of chemotherapy drugs in the field of oncological pathologies, thanks to the ability of the MSCs-R to transport and concentrate the chemotherapy almost exclusively in the neoplastic tissue , or where the application of chemotherapy is recommended. For this purpose, having verified the veracity of the biological principle and deepened the phenotype of the MSCs-R, a procedure has been standardized that involves the production of an MSCs-Drug (MSCs-F) product and its therapeutic use which is defined by the type. drug used.

La procedura si compone di varie fasi: 1) isolamento di MSCs da tessuti, in particolare dal midollo osseo e dal tessuto adiposo che sembrano i più ricchi; 2) loro espansione in vitro secondo modalità di cultura standard; 3) selezione delle MSCs-R tramite esposizione ad alte concentrazioni del farmaco che si desidera essere trasportato/ internalizzato dalle MSCs-R; 4) valutazione della avvenuta internalizzazione del farmaco nelle cellule con formazione del prodotto MSCs-F e valutazione, tramite test biologici (in vitro e in vivo), dell’efficacia terapeutica del prodotto MSCs-F; 5) crioconservazione del prodotto MSCs-F per una successivo utilizzazione terapeutica. The procedure consists of several phases: 1) isolation of MSCs from tissues, in particular from the bone marrow and adipose tissue which appear to be the richest; 2) their in vitro expansion according to standard culture methods; 3) selection of the MSCs-R by exposure to high concentrations of the drug that is to be transported / internalized by the MSCs-R; 4) evaluation of the internalization of the drug in cells with formation of the MSCs-F product and evaluation, through biological tests (in vitro and in vivo), of the therapeutic efficacy of the MSCs-F product; 5) cryopreservation of the MSCs-F product for subsequent therapeutic use.

Le MSCs del nostro organismo (ma anche di altre specie di mammiferi) grazie alla nostra procedura, diventano quindi dei trasportatori “carrier “ di farmaci (o molecole) che successivamente, grazie alla loro innata capacità di espulsione, possono essere rilasciati nel tessuto dove si vuole che il farmaco agisca. Thanks to our procedure, the MSCs of our organism (but also of other mammalian species) therefore become â € œcarrier â € œ of drugs (or molecules) which subsequently, thanks to their innate expulsion capacity, can be released into the tissue where you want the drug to work.

Per fare ciò, le MSCs-F possono essere sia inoculate direttamente nel tessuto malato d’interesse, che somministrate per via sistemica (via ematica) sfruttando anche la loro capacità (homing) di concentrarsi principalmente nel tessuto patologico malato. Questo nuovo modo di terapia farmacologica dovrebbe quindi contribuire ad aumentare la specificità terapeutica del farmaco e parallelamente a ridurre, o persino eliminare, gli eventuali suoi effetti collaterali indesiderati. To do this, the MSCs-F can be either inoculated directly into the diseased tissue of interest, or administered systemically (by blood), also exploiting their ability (homing) to concentrate mainly in the diseased pathological tissue. This new form of drug therapy should therefore contribute to increasing the therapeutic specificity of the drug and at the same time to reduce, or even eliminate, any unwanted side effects.

La procedura à ̈ stata standardizzata per l’applicazione farmacologica di un chemioterapico denominato Paclitaxel ( PTX) già utilizzato nella terapia anti-tumorale nell’uomo. Il protocollo descritto à ̈ comunque applicabile anche ad altri farmaci chemioterapici, e potenzialmente espandibile anche a molecole con attività diverse dai chemioterapici. La procedura qui di seguito dettagliatamente descritta porta al confezionamento di un prodotto farmaceutico composto da MSCs e PTX ( MSCs-PTX) che può essere utilizzato subito alla fine della sua preparazione, oppure può prevedere una sua conservazione ( mediante congelamento in azoto liquido -196°C ) per una eventuale successiva utilizzazione. Infatti il prodotto MSCs-PTX così ottenuto da questa procedura, non perde d’ efficacia dopo scongelamento a distanza di tempo (mesi/ anni) dalla sua iniziale preparazione. The procedure has been standardized for the pharmacological application of a chemotherapy called Paclitaxel (PTX) already used in anti-tumor therapy in humans. The protocol described is however also applicable to other chemotherapeutic drugs, and potentially expandable to molecules with activities other than chemotherapeutic drugs. The procedure described in detail below leads to the packaging of a pharmaceutical product composed of MSCs and PTX (MSCs-PTX) which can be used immediately at the end of its preparation, or can be stored (by freezing in liquid nitrogen -196 ° C) for a possible subsequent use. In fact, the MSCs-PTX product thus obtained from this procedure does not lose its effectiveness after defrosting after some time (months / years) from its initial preparation.

La preparazione del prodotto MSCs-PTX à ̈ stata condotta con MSCs isolate da midollo osseo e da tessuto adiposo umano e murino, ma può essere riprodotta anche usando MSCs/cellule stromali isolate da altri organi e tessuti, purchà ̈ abbiano caratteristiche morfologiche e fenotipiche simili a quelle utilizzate in questo studio. The preparation of the MSCs-PTX product was carried out with MSCs isolated from bone marrow and from human and murine adipose tissue, but it can also be reproduced using MSCs / stromal cells isolated from other organs and tissues, provided they have similar morphological and phenotypic characteristics. to those used in this study.

Essendo comunque, sia il midollo osseo, ed in particolare il tessuto adiposo, tessuti facilmente accessibili ad un prelievo nell’uomo, à ̈ prevedibile che questa procedura potrà essere eseguita prevalentemente con MSCs isolate da queste due sorgenti tessutali. La facile accessibilità di questi tessuti, potrà inoltre permettere di eseguire con successo la preparazione di MSCs praticamente da ogni donatore. Questo aspetto tecnico à ̈ importante per arrivare con successo alla preparazione di un prodotto MSCs-F di tipo autologo. La procedura si applica quindi sia a campioni di MSCs di origine eterologa ( paziente-donatore diverso dal ricevente) che autologa (MSCs dello stesso paziente-donatore). Ciò rende possibile lo sviluppo di un prodotto MSCs-F per attuare una terapia farmacologica personalizzata. However, since both the bone marrow, and in particular the adipose tissue, are easily accessible tissues for sampling in humans, it is foreseeable that this procedure can be performed mainly with MSCs isolated from these two tissue sources. The easy accessibility of these tissues will also allow the successful preparation of MSCs from virtually any donor. This technical aspect is important to successfully prepare an autologous type MSCs-F product. The procedure is therefore applied to both samples of MSCs of heterologous origin (patient-donor other than the recipient) and autologous (MSCs of the same patient-donor). This makes it possible to develop an MSCs-F product to implement personalized drug therapy.

E’ possibile prevedere l’ eventuale crio-conservazione delle MSCs di donatori in bio-banche senza previa manipolazione. Ciò non impedisce che le MSCs di un donatore potranno essere utilizzate, in caso di necessità, alla produzione del prodotto MSCs-F. successivamente dopo loro scongelamento. It is possible to foresee the possible cryopreservation of the MSCs of donors in bio-banks without prior manipulation. This does not prevent a donor's MSCs from being used, in case of need, in the production of the MSCs-F product. subsequently after their defrosting.

La procedura in generale à ̈ sicura perché non prevede alcuna “manipolazione genetica “delle MSCs che si utilizzano. La procedura sfrutta un comportamento fisiologico innato delle MSCs e pertanto non pone problemi di sicurezza relativa ad introduzione di nuovi geni (come la terapia genica) o di nano particelle che sono elementi sintetici estranei alla cellula. Alcune problematiche di sicurezza possono comunque sorgere con le MSCs-F. Innanzitutto, le MSCs di per se, hanno una loro attività secretoria spontanea e poi sono in grado di differenziarsi (essendo cellule immature) una volta inoculate in vari fenotipi cellulari. Tuttavia il loro uso terapeutico à ̈ già in pratica clinica e attualmente non sono documentate particolari attività “tossiche “ nel loro uso. Il problema della sicurezza del prodotto MSCs-F à ̈ potenzialmente più legato al tipo di farmaco che si vuole fargli trasportare. Per esempio nel caso si volesse utilizzare le MSCs per il trasporto di farmaci che agiscono direttamente o indirettamente sul DNA di una cellula, tali farmaci quando incorporati possono indurre modificazioni anche sul DNA delle stesse MSCs trasportatrici, potenzialmente inducendo in loro stesse modificazioni del genoma. The procedure is generally safe because it does not involve any â € œgenetic manipulation â € œ of the MSCs that are used. The procedure exploits an innate physiological behavior of MSCs and therefore does not pose safety problems related to the introduction of new genes (such as gene therapy) or of nanoparticles which are synthetic elements foreign to the cell. However, some security issues can arise with MSCs-Fs. First, MSCs per se have their own spontaneous secretory activity and then are able to differentiate (being immature cells) once inoculated into various cell phenotypes. However, their therapeutic use is already in clinical practice and currently no particular â € œtoxic â € œ activities are documented in their use. The safety issue of the MSCs-F product is potentially more related to the type of drug you want to carry. For example, if you want to use MSCs for the transport of drugs that act directly or indirectly on the DNA of a cell, these drugs, when incorporated, can also induce modifications on the DNA of the transporter MSCs themselves, potentially inducing changes in the genome themselves.

Materiali e metodi Materials and methods

Isolamento, espansione e caratterizzazione fenotipica delle MSCs. Isolation, expansion and phenotypic characterization of MSCs.

La procedura di isolamento ed espansione di MSCs in vitro applicata a midollo osseo umano e murino e a tessuto adiposo umano à ̈ quella descritta da Pittenger et al, (1999). Quale modello di MSCs murine à ̈ anche stata utilizzata la linea stabilizzata SR-4987 generata e mantenuta nel nostro laboratorio mediante passaggi seriali (Pessina et al, 1992 ). Le MSCs, sia murine che umane, presentano in vitro una morfologia simile. Le MSCs sono cellule che crescono in adesione sulla plastica da cultura ed appaiono con morfologia simile ai fibroblasti. Quando coltivate nel loro medium di crescita NHEM (Miltenyi, Germania) in generale le MSC raddoppiano di numero in circa 72-96 ore e il loro ciclo cellulare appare abbastanza lento presentando una elevata percentuale di cellule in fase G0/G1 ( 70-90 %) , una modesta frazione in fase S ( 8-25 % ) e solo una piccola frazione in fase G2/M (2-4%). Come mostrato in figura 1, la caratterizzazione fenotipica rivela che le MSCs utilizzate presentano i classici marcatori presenti sulle cellule mesenchimali quali Cd13,Cd90, Cd105, Cd29,Cd44,Cd73 e Cd166, sono assenti marcatori di topi endoteliale ed ematopoietico Cd31, Cd34, Cd45, Cd133. Sono scarsamente presenti marcatori quali Cd54, Cd146. Cd117 e Stro-1. Infine à ̈ presente l’antigene di isocompatibilità di classe I (HLA-I) mentre assente quello di classe II (HLA-II). The in vitro isolation and expansion procedure of MSCs applied to human and murine bone marrow and human adipose tissue is that described by Pittenger et al, (1999). The stabilized SR-4987 line generated and maintained in our laboratory by serial passages was also used as a model of murine MSCs (Pessina et al, 1992). Both murine and human MSCs exhibit similar morphology in vitro. MSCs are cells that grow in adhesion on the culture plastic and appear with a morphology similar to fibroblasts. When grown in their NHEM growth medium (Miltenyi, Germany) in general MSCs double in number in about 72-96 hours and their cell cycle appears quite slow with a high percentage of cells in the G0 / G1 phase (70-90% ), a modest fraction in the S phase (8-25%) and only a small fraction in the G2 / M phase (2-4%). As shown in figure 1, the phenotypic characterization reveals that the MSCs used show the classic markers present on mesenchymal cells such as Cd13, Cd90, Cd105, Cd29, Cd44, Cd73 and Cd166, and endothelial and hematopoietic mouse markers Cd31, Cd34, Cd45 are absent. , Cd133. There are scarcely any markers such as Cd54, Cd146. Cd117 and Stro-1. Finally, the isocompatibility antigen of class I (HLA-I) is present while the one of class II (HLA-II) is absent.

Preparazione del farmaco. Preparation of the drug.

In questo studio, come sopra precedentemente illustrato, si à ̈ utilizzato un chemioterapico il Paclitaxel (PTX), già noto per la sua attività anti-tumorale nell’uomo, per realizzare il prodotto finale MSCs-PTX. La soluzione madre di PTX (Serva, Germania) à ̈ preparata sciogliendo 5 mg/ml in DMSO e conservata in aliquote da 10ul a -20°C. La soluzione di lavoro à ̈ preparata a fresco diluendo 1:25 in terreno DMEM ( Lonza, Usa) così da ottenere un soluzione di PTX di 200 microgrammi /ml. In this study, as previously illustrated, a chemotherapy drug called Paclitaxel (PTX), already known for its anti-tumor activity in humans, was used to make the final product MSCs-PTX. The stock solution of PTX (Serva, Germany) is prepared by dissolving 5 mg / ml in DMSO and stored in aliquots of 10ul at -20 ° C. The working solution is freshly prepared by diluting 1:25 in DMEM medium (Lonza, Usa) so as to obtain a PTX solution of 200 micrograms / ml.

Procedura di formazione del prodotto MSCs-PTX e verifica della internalizzazione del PTX nelle MSCs MSCs-PTX product training procedure and verification of PTX internalization in MSCs

Culture confluenti di MSCs mesenchimali preparate e caratterizzate come sopra precedentemente illustrato, vengono trattate con trypsina-edta (0.05% /0.02%), lavate in PBS e contate in camera di Burker. Confluent cultures of mesenchymal MSCs prepared and characterized as described above, are treated with trypsin-edta (0.05% / 0.02%), washed in PBS and counted in a Burker chamber.

10<5>cellule vengono seminate in bottiglie di plastica (Costar) da 25 cmq in 5 ml di medium NHEM e incubate a 37°C in atmosfera di aria 5% di CO2 Dopo 96-120 ore. Al raggiungimento della confluenza (3-4 x 10<5>cellule), al terreno di cultura vengono aggiunti 50 microlitri di una soluzione di PTX di 200 ug/ml preparato fresco ( come descritto in 3.2) ad ottenere una concentrazione finale di 2ug/ml di PTX. Per generare le MSCs-R-PTX , le MSCs vengono mantenute a 37°C in aria 5% CO2 per almeno 24 ore. Al termine dell’incubazione il surnatante della coltura cellulare viene aspirato e scartato, le cellule aderenti lavate due volte con 5 ml di HBSS , e poi staccate tramite aggiunta di 1ml di una soluzione di trypsina–edta ( 0.05 % 0.02 % peso/vol) per 5’. Quando circa l’80 % delle cellule della fiasca sono staccate dalla plastica si aggiungono 2 ml di medium DMEM completo di L-glutamina 2 mM contenente 20% di FCS. 10 <5> cells are seeded in plastic bottles (Costar) of 25 cmq in 5 ml of NHEM medium and incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO2 air After 96-120 hours. Upon reaching confluence (3-4 x 10 <5> cells), 50 microlitres of a freshly prepared 200 ug / ml PTX solution (as described in 3.2) are added to the culture medium to obtain a final concentration of 2ug / ml of PTX. To generate the MSCs-R-PTXs, the MSCs are kept at 37 ° C in 5% CO2 air for at least 24 hours. At the end of the incubation, the supernatant of the cell culture is aspirated and discarded, the adherent cells washed twice with 5 ml of HBSS, and then detached by adding 1 ml of a solution of trypsinâ € "edta (0.05% 0.02% weight / vol) for 5â € ™. When about 80% of the cells in the flask are detached from the plastic, 2 ml of DMEM medium complete with 2 mM L-glutamine containing 20% of FCS are added.

Dopo agitazione vigorosa (per favorire il distacco di tutte le cellule), le cellule staccate sono aspirate e trasferite in un tubo conico da 15 ml. La fiasca viene ulteriormente lavata con 10ml di HBSS ed il lavaggio aggiunto al tubo conico contenente le cellule inizialmente recuperate. Si esegue poi una centrifugazione a 400xG per 10’ a temperatura ambiente per recuperare le cellule. Alla fine della centrifugazione, il sovranatante à ̈ scartato e le MSCs-PTX risospese in 2.0 ml di HBSS. Si esegue una seconda centrifugazione a 400xG, 10’ per eliminare completamente l’eventuale PTX non incorporato dalle MSCs. Infine le MSCs-PTX sono risospese 1 ml di NHEM e contate in presenza di colorante vitale (trypan blue) per valutare la loro vitalità. A questo punto le MSCs-PTX sono pronte per essere utilizzate direttamente in una eventuale applicazione terapeutica (per esempio come antitumorale) oppure congelate e conservate fino all’uso. La eventuale verifica della avvenuta incorporazione del PTX nelle MSCs può essere confermata, nel caso specifico del PTX, tramite l’uso parallelo di un PTX marcato con sostanza fluorescente (FITC) e successivamente analizzato in citofluorimetria (FACS). Una o più aliquote di MSCs-PTX prodotte sono utilizzate per stabilire il rilascio temporale di PTX dalle MSCs e per stabilire la sua efficacia terapeutica dopo il rilascio. After vigorous shaking (to favor the detachment of all cells), the detached cells are aspirated and transferred into a 15 ml conical tube. The flask is further washed with 10ml of HBSS and the wash added to the conical tube containing the cells initially recovered. Centrifugation is then performed at 400xG for 10â € ™ at room temperature to recover the cells. At the end of the centrifugation, the supernatant is discarded and the MSCs-PTX resuspended in 2.0 ml of HBSS. A second centrifugation is performed at 400xG, 10â € ™ to completely eliminate any non-incorporated PTX from the MSCs. Finally the MSCs-PTX are resuspended 1 ml of NHEM and counted in the presence of vital dye (trypan blue) to evaluate their viability. At this point the MSCs-PTX are ready to be used directly in a possible therapeutic application (for example as an anticancer) or frozen and stored until use. The possible verification of the PTX incorporation in the MSCs can be confirmed, in the specific case of the PTX, through the parallel use of a PTX labeled with fluorescent substance (FITC) and subsequently analyzed by flow cytometry (FACS). One or more aliquots of MSCs-PTX produced are used to establish the temporal release of PTX from the MSCs and to establish its therapeutic efficacy after release.

Valutazione dell’attività anti-tumorale in vitro dei medium condizionati (CM) derivanti da culture di MSCs-PTX. Evaluation of the in vitro anti-tumor activity of conditioned mediums (CM) deriving from MSCs-PTX cultures.

Il rilascio del PTX da parte delle MSCs-PTX prodotte, può essere analizzato mediante la valutazione dell’attività anti-proliferativa e citotossica delle MSCs-PTX. Questa valutazione à ̈ stata eseguita testando inizialmente il loro medium condizionato (CM). Per prepararlo, circa 3-5 x10<4>MSCsPTX /ml ( vitalità > 90%) sono seminate in 5 ml di NHEM in una nuova fiasca da 25 cmq. The release of PTX by the MSCs-PTX produced can be analyzed by evaluating the anti-proliferative and cytotoxic activity of the MSCs-PTX. This evaluation was performed by initially testing their conditioned medium (CM). To prepare it, about 3-5 x10 <4> MSCsPTX / ml (viability> 90%) are sown in 5 ml of NHEM in a new 25 cmq flask.

Dopo 24 ore di coltura delle cellule (37°C in aria+5%CO2 ) come descritto in precedenza, il loro CM viene raccolto e sostituito con terreno fresco. Per lo studio della cinetica di rilascio questa operazione viene ripetuta a diversi tempi (48, 72 ,96 e 144 ore) dalla semina. I CM raccolti sono centrifugati a 2,500xG x 15 minuti, per eliminare eventuali cellule morte. I CM sono poi divisi in aliquote possono essere testati subito o congelati a -70°C fino al momento dell’uso. After 24 hours of cell culture (37 ° C in air + 5% CO2) as described above, their CM is collected and replaced with fresh medium. To study the release kinetics, this operation is repeated at different times (48, 72, 96 and 144 hours) from sowing. The collected CMs are centrifuged at 2,500xG for 15 minutes, to eliminate any dead cells. The CMs are then divided into aliquots and can be tested immediately or frozen at -70 ° C until the moment of use.

Il rilascio nel CM di PTX di parte delle MSCs-PTX à ̈ stata verificato valutando l’attività anti proliferativa o citotossica su un modello tumorale di riferimento Molt-4 (leucemia umana linfoblastica acuta; Minowada et al 1972) che à ̈ altamente sensibile al PTX. Il test proliferativo sulle Molt-4 à ̈ eseguito mediante test MTT come precedentemente descritto (Mossman 1983; Pessina et al., 1994). L’attività antitumorale nei CM delle MSCs-PTX à ̈ stata valutata facendo varie diluzioni in maniera da stabilire una dose IC50 e IC90. Lo stesso tipo di procedura à ̈ stata anche applicata su altre linee tumorali umane come il glioblastoma T98G ( Stain et al,1979) e carcinoma prostatico DU-145 (Mickey et al.,1977) e anche su una linea di melanoma murino B16 (Riley, 1963). Le Molt 4, DU145 e B16 sono state coltivate ed espanse in vitro secondo modalità di cultura precedentemente pubblicate ( Pessina et al 1994, Mickey et al 1977, Riley et al 1963). Quale mezzo condizionato di riferimento (controllo negativo) si à ̈ utilizzato il CM derivante da MSCs coltivate nelle medesime condizioni ma non trattate con PTX. Il valore di IC50 e di IC90 per ciascuna linea à ̈ determinato secondo la formula di Reed and Muench (1938) Valutazione della attività anti-tumorale delle MSCs-PTX cocoltivate con cellule tumorali. The release in the CM of PTX of part of the MSCs-PTX was verified by evaluating the anti-proliferative or cytotoxic activity on a Molt-4 reference tumor model (acute human lymphoblastic leukemia; Minowada et al 1972) which is highly sensitive to the PTX. The proliferative test on Molt-4 is performed by MTT test as previously described (Mossman 1983; Pessina et al., 1994). The antitumor activity in CM of MSCs-PTX was evaluated by making various dilutions in order to establish an IC50 and IC90 dose. The same type of procedure has also been applied on other human tumor lines such as glioblastoma T98G (Stain et al, 1979) and prostate cancer DU-145 (Mickey et al., 1977) and also on a murine melanoma B16 line ( Riley, 1963). Molt 4, DU145 and B16 were cultured and expanded in vitro according to previously published culture modalities (Pessina et al 1994, Mickey et al 1977, Riley et al 1963). CM from MSCs grown under the same conditions but not treated with PTX was used as the conditioned reference medium (negative control). The value of IC50 and IC90 for each line is determined according to the formula of Reed and Muench (1938). Evaluation of the anti-tumor activity of MSCs-PTX co-cultured with tumor cells.

La valutazione dell’ attività anti tumorale delle MSCs-PTX in vitro à ̈ stata anche studiata tramite culture miste con cellule tumorali. Le MSCs-PTX sono state co-coltivate con le tumorali di riferimento Molt-4. Le MSCs-PTX ottenute come descritto in 3.3 sono state mischiate a diversi rapporti con le Molt-4. (MSCs-PTX/Molt-4 1:1, 1:5, 1:10 etc..) per definire la IC50 e IC90 delle Molt-4. Il test proliferativo à ̈ stato eseguito come descritto in 4.1 secondo il test MTT. L’attività anti-tumorale delle MSCs-PTX à ̈ stata anche valutata facendo culture miste con altre linee tumorali descritte nel paragrafo precedente. Anche in questo caso le cellule controllo sono state le MSCs non trattate con PTX e mischiate con le tumorali negli stessi rapporti usati per le MSCs-PTX. The evaluation of the anti-tumor activity of MSCs-PTX in vitro has also been studied through mixed cultures with tumor cells. MSCs-PTX were co-cultured with Molt-4 reference tumors. The MSCs-PTX obtained as described in 3.3 were mixed at different ratios with the Molt-4s. (MSCs-PTX / Molt-4 1: 1, 1: 5, 1:10 etc ..) to define the IC50 and IC90 of the Molt-4. The proliferative test was performed as described in 4.1 according to the MTT test. The anti-tumor activity of MSCs-PTX was also evaluated by making mixed cultures with other tumor lines described in the previous paragraph. Also in this case the control cells were the MSCs not treated with PTX and mixed with the tumors in the same ratios used for the MSCs-PTX.

Valutazione dell’ attività anti-angiogenica in vitro delle MSCs-PTX Evaluation of the in vitro anti-angiogenic activity of MSCs-PTX

Il PTX à ̈ considerato anche un chemioterapico con capacità anti-angiogenica, quindi in grado di inibire la crescita di vasi capillari. Si sono utilizzate delle culture di cellule endoteliali ( ECs) per valutare l’azione anti-angiogenica in vitro delle MSCs-PTX. Due diversi tipi di ECs sono state utilizzate le HUVECs che sono ECs derivate dalla vene del cordone ombelicale umano e ECs derivate da microvasi di derma umano ( HMECs). Le HUVECs e le HMECs sono state isolate e coltivate come descritto da Alessandri et al (2005). L’effetto anti-proliferativo dei CM delle MSCs-PTX sulle ECs à ̈ stato eseguito, con le stesse modalità già descritte per le linee tumorali descritte in precedenza. Similmente anche la co-coltura tra MSCs-PTX e ECs à ̈ avvenuta con le stesse modalità descritte nel paragrafo precedente. SI à ̈ valutata anche l’attività anti-angiogenica delle MSCs-PTX con il test dei ring di aorta di ratto. Con questo test descritto da Nicosia et al (1990) si può studiare la crescita di microvasi in vitro. Il CM derivato dalle MSCs-PTX à ̈ stato saggiato, a varie diluizioni. La conta dei microvasi che originano dai rings à ̈ stata eseguita secondo le modalità descritte da Nicosia et al (1990). I controlli di tutta questa sperimentazione sono stati o i CM derivanti dalle MSCs non trattate con PTX, o le MSCs normali negli test di co-cultura con ECs. PTX is also considered a chemotherapy with anti-angiogenic capacity, therefore able to inhibit the growth of capillaries. Endothelial cell cultures (ECs) were used to evaluate the in vitro anti-angiogenic action of MSCs-PTX. Two different types of ECs have been used - HUVECs which are ECs derived from human umbilical cord veins and ECs derived from human dermal microvessels (HMECs). HUVECs and HMECs were isolated and cultured as described by Alessandri et al (2005). The anti-proliferative effect of the CM of the MSCs-PTX on the ECs was performed, with the same modalities already described for the tumor lines described above. Similarly, also the co-culture between MSCs-PTX and ECs took place with the same modalities described in the previous paragraph. The anti-angiogenic activity of MSCs-PTX was also evaluated with the rat aorta ring test. With this test described by Nicosia et al (1990) it is possible to study the growth of microvessels in vitro. The CM derived from the MSCs-PTX was tested, at various dilutions. The count of microvessels originating from the rings was performed according to the methods described by Nicosia et al (1990). The controls of this whole trial were either the CMs deriving from the MSCs not treated with PTX, or the normal MSCs in the co-culture tests with ECs.

Dosaggio biologico del rilascio di PTX in vitro Biological assay of PTX release in vitro

La quantità di PTX rilasciato dalle MSCs-PTX à ̈ stata calcolata mediante dosaggio biologico della attività antitumorale del loro CM. Il dosaggio viene calcolato sull’ attività di una quantità nota di PTX puro. La concentrazione à ̈ quindi espressa come concentrazione equivalente di paclitaxel (CEP) secondo il seguente algoritmo : CEP(ng/ml) = FD50mc x PTXc/ DF50PTX The quantity of PTX released by the MSCs-PTX was calculated by biological assay of the antitumor activity of their CM. The dosage is calculated on the activity of a known quantity of pure PTX. The concentration is therefore expressed as equivalent concentration of paclitaxel (CEP) according to the following algorithm: CEP (ng / ml) = FD50mc x PTXc / DF50PTX

dove FD50mc e FD50ptx sono i fattori di diluizione ai quali rispettivamente il CM e PTX puro causano il 50% di inibizione della proliferazione di Molt-4 e PTXc la concentrazione di partenza di PTX puro . Il rilascio di PTX riferito ad ogni singola cellula ( Rptx) espresso in pg/cellula à ̈ calcolato con la formula Rptx = CEP ( ng/ml) x Volume di CM ( ml) / numero di cellule seminate. Il dosaggio nel CM del PTX rilasciato delle MSCs-PTX e stato anche valutato con HPLC secondo la metodica suggerita da Gianni et al., 1995. where FD50mc and FD50ptx are the dilution factors at which CM and pure PTX respectively cause 50% inhibition of the proliferation of Molt-4 and PTXc the starting concentration of pure PTX. The release of PTX referred to each single cell (Rptx) expressed in pg / cell is calculated with the formula Rptx = CEP (ng / ml) x Volume of CM (ml) / number of cells seeded. The CM assay of the released PTX of the MSCs-PTX was also evaluated with HPLC according to the method suggested by Gianni et al., 1995.

Valutazione della attività anti-tumorale delle MSCs-PTX in vivo. Evaluation of the anti-tumor activity of MSCs-PTX in vivo.

La capacità di inibire la crescita tunorale in vivo à ̈ stata eseguita sia con MSCs-PTX di origine umana (hMSCs-PTX) che murina (MMSCs-PTX). Le cellule controllo sono state le MSCs delle due specie non trattate con PTX. La preparazione delle hMSCs-PTX e MMSCs-PTX à ̈ avvenuta secondo la procedura precedentemente descritta. Le cellule tumorali utilizzate per lo studio in vivo sono state la linea DU145 umana e la linea B16 murina. Le due linee tumorali sono state coltivate in vitro secondo condizioni standard di coltura descritte nel paragrafo relativo alla valutazione dell’attività anti-tumorale in vitro dei medium condizionati derivanti da colture di MSCs-PTX. Per valutare l’attività antitumorale delle hMSCs-PTX su DU145 (tumore prostatico umano) sono stati utilizzati topi NOD/SCID maschi di 60 giorni. I gruppi sperimentali erano così composti: 1) topi controllo che hanno ricevuto ognuno solo le DU145 alla dose di 2x10<6>/0.2ml di fisiologica topo inoculate sottocute (s.c.) nel fianco destro; 2 ) topi trattati ognuno s.c con 2x10<6>DU145 e 0.4x 10<6>hMSCs-PTX ( ratio 1:5) in 0.2 ml. mischiate 5’ prima dell’inoculo; 3) topi trattati ognuno s.c. con 2 x10<6>DU145 e 0.4 x10<6>hMSCs (ratio 1:5) controllo (cioà ̈ non trattate con PTX) in 0.2 ml mischiate 5’ prima dell’inoculo: 4) topi trattati ognuno s.c. con 2 x 10<6>DU145 risospese in 0.2 ml di fisiologica contenete 100ug/ml di PTX puro 5’ prima dell’inoculo. Per valutare l’attività anti-tumorale delle hMSCs-PTX sul B16 melanoma murino, sono stati utilizzati topi Nudi maschi di 60 giorni. I gruppi sperimentali erano così composti: 1) topi controllo inoculati ognuno s.c. con 2x10<6>B16 in 0.2 ml; 2) topi inoculati ognuno s.c. con 2x10<6>B16 e 0.4 x10<6>hMSCs-PTX (ratio 1:5) in 0.2 ml mischiate 5’ prima dell’inoculo; 3) topi trattati s.c. ognuno con 2x10<6>B16 e 0.4x10<6>hMSCs ( ratio 1:5) controllo mischiate 5’ prima dell’inoculo; 4) topi trattati s.c. ognuno con 2x10<6>B16 risospese 5’ prima dell’inoculo in 0,2 ml di fisiologica contenente 100ug/ml di PTX puro. Per valutare l’attività anti-tumorale delle MMSCs-PTX su B16 melanoma murino sono stati usati topi singenici C57/Bl6 maschi di 45 giorni per ambedue le preparazioni cellulari. I gruppi sperimentali erano così composti: 1) topi controllo inoculati ognuno s.c. con 2x10<5>cellule di melanoma B16 in 0.2 ml; 2) topi trattati ognuno s.c. con 2x10<5>B16 e 0.4 x10<5>MMSCs-PTX ( ratio 1:5) in 0.2 ml mischiate 5’ prima dell’inoculo; 3) topi trattati ognuno s.c. con 2x10<5>B16 e 0.4 x10<5>MMSCs controllo ( ratio 1:5) in 0.2ml mischiate 5’ prima dell’inoculo; 4) topi trattati ognuno s.c. con 2 x10<5>B16 risospese 5’ prima del inoculo in 0.2 ml di fisiologica contenente 100ug/ml PTX puro. La comparsa del tumore à ̈ stata monitorata tramite palpazione del fianco del topo inoculato s.c. con le cellule, mentre la velocità di crescita dei tumori à ̈ stata ricavata tramite misurazione, con un calibro, dei diametro dei tumori a vari tempi dopo il trapianto. Al sacrificio dei topi i tumori sono stati rimossi dal sottocute e pesati. The ability to inhibit tunoral growth in vivo was performed with both human (hMSCs-PTX) and murine (MMSCs-PTX) MSCs-PTX. Control cells were the MSCs of the two species not treated with PTX. The preparation of the hMSCs-PTX and MMSCs-PTX took place according to the previously described procedure. The tumor cells used for the in vivo study were the human DU145 line and the murine B16 line. The two tumor lines were cultured in vitro according to standard culture conditions described in the paragraph relating to the evaluation of the in vitro anti-tumor activity of conditioned mediums deriving from MSCs-PTX cultures. 60-day-old male NOD / SCID mice were used to evaluate the antitumor activity of hMSCs-PTX on DU145 (human prostate cancer). The experimental groups were composed as follows: 1) control mice that each received only DU145 at a dose of 2x10 <6> /0.2ml of physiological mouse inoculated subcutaneously (s.c.) in the right flank; 2) mice treated each SC with 2x10 <6> DU145 and 0.4x 10 <6> hMSCs-PTX (ratio 1: 5) in 0.2 ml. mix 5â € ™ before inoculation; 3) mice treated each SC with 2 x10 <6> DU145 and 0.4 x10 <6> hMSCs (ratio 1: 5) control (i.e. not treated with PTX) in 0.2 ml mixed 5â € ™ before inoculation: 4) mice treated each s.c. with 2 x 10 <6> DU145 resuspended in 0.2 ml of saline containing 100ug / ml of pure PTX 5â € ™ before inoculation. To evaluate the anti-tumor activity of hMSCs-PTX on B16 murine melanoma, 60-day-old male nude mice were used. The experimental groups were composed as follows: 1) control mice inoculated each s.c. with 2x10 <6> B16 in 0.2 ml; 2) mice inoculated each SC with 2x10 <6> B16 and 0.4 x10 <6> hMSCs-PTX (ratio 1: 5) in 0.2 ml mixed 5â € ™ before inoculation; 3) mice treated s.c. each with 2x10 <6> B16 and 0.4x10 <6> hMSCs (ratio 1: 5) control mixed 5â € ™ before inoculation; 4) mice treated s.c. each with 2x10 <6> B16 resuspended 5â € ™ before inoculation in 0.2 ml of saline containing 100ug / ml of pure PTX. To evaluate the anti-tumor activity of MMSCs-PTX on B16 murine melanoma, 45-day-old male C57 / Bl6 syngeneic mice were used for both cell preparations. The experimental groups were composed as follows: 1) control mice inoculated each s.c. with 2x10 <5> B16 melanoma cells in 0.2 ml; 2) mice treated each SC with 2x10 <5> B16 and 0.4 x10 <5> MMSCs-PTX (ratio 1: 5) in 0.2 ml mixed 5â € ™ before inoculation; 3) mice treated each SC with 2x10 <5> B16 and 0.4 x10 <5> MMSCs control (ratio 1: 5) in 0.2ml mix 5â € ™ before inoculation; 4) mice treated each SC with 2 x10 <5> B16 resuspended 5â € ™ before inoculation in 0.2 ml of saline containing 100ug / ml pure PTX. The appearance of the tumor was monitored by palpation of the flank of the inoculated mouse SC. with the cells, while the growth rate of the tumors was obtained by measuring, with a caliper, the diameter of the tumors at various times after transplantation. At the sacrifice of the mice the tumors were removed from the subcutis and weighed.

Sintesi di procedure parallele per la verifica di alcune condizioni sperimentali Synthesis of parallel procedures for the verification of some experimental conditions

1. Il rilascio passivo di PTX ( non internalizzato dalla cellule, quindi legato specificamente alle cellule) adsorbito sulla membrana cellulare à ̈ stato valutato trattando con PTX x 24 ore le MSCs confluenti pre-fissate con formalina al 10% per 30 minuti e lavate tre volte con acqua bidistillata prima della aggiunta del farmaco. Il resto della procedura à ̈ quella descritta sopra. 1. The passive release of PTX (not internalized by the cells, therefore bound specifically to the cells) adsorbed on the cell membrane was evaluated by treating the pre-fixed confluent MSCs with 10% formalin for 30 minutes and washed three times with PTX for 24 hours. times with double distilled water before adding the drug. The rest of the procedure is as described above.

2. La capacità di internalizzare PTX à ̈ stata valutata anche con MSCs trattate con il farmaco in condizioni di crescita forzata in sospensione. A tale scopo 3x 10<5>StCs / risospese in tubo conico con 5 ml nel loro medium di cultura contenente 2ug/ml di PTX. Le cellule nel tubo sono state incubate x 24 ore in agitazione continua per impedirne la deposizione. Alla fine dell’ incubazione le MSCs-PTX sono state recuperate tramite centrifugazione e lavate due volte, sempre mediante centrifugazione, per eliminare l’eventuale PTX non incorporato. La valutazione del successivo rilascio del PTX internalizzato dalle MSCs-PTX à ̈ stata fatta valutando l’attività citotossica del loro CM dopo che le MSCs-PTX sono state coltivate x 24 ore in adesione in una nuova fiasca da cultura. In un'altra serie di esperimenti abbiamo anche valutato la capacità delle MSCs-PTX, trattate in adesione, di rilasciare PTX se forzatamente rimanevo in sospensione. Brevemente, la procedura di incorporazione di PTX in MSCs à ̈ stata fatta come precedentemente descritto. Dopo il distacco con tripsina le MSCs-PTX sono state incubate x 24 ore in sospensione nel loro medium. Alla fine dell’incubazione il CM à ̈ stato recuperato dopo centrifugazione e testato per la sua attività citotossica come già descritto. 2. The ability to internalize PTX was also evaluated with MSCs treated with the drug under conditions of forced growth in suspension. For this purpose 3x 10 <5> StCs / resuspended in a conical tube with 5 ml in their culture medium containing 2ug / ml of PTX. The cells in the tube were incubated for 24 hours with continuous shaking to prevent their deposition. At the end of the incubation the MSCs-PTX were recovered by centrifugation and washed twice, again by centrifugation, to eliminate any non-incorporated PTX. The evaluation of the subsequent release of the internalized PTX from the MSCs-PTX was done by evaluating the cytotoxic activity of their CM after the MSCs-PTX were cultured for 24 hours adhesion in a new culture flask. In another series of experiments we also evaluated the ability of MSCs-PTX, treated in adhesion, to release PTX if I was forcibly suspended. Briefly, the procedure for incorporating PTX into MSCs was done as previously described. After detachment with trypsin the MSCs-PTX were incubated for 24 hours in suspension in their medium. At the end of the incubation the CM was recovered after centrifugation and tested for its cytotoxic activity as already described.

Il rilascio dopo congelamento à ̈ verificato con cellule trattate come descritto in precedenza e , dopo tripsinizzazione , congelate in azoto liquido ( -196° C) . Le cellule sono scongelate dopo un mese e seminate in bottiglia. L’attività citotossica à ̈ stata valutata come descritto in precedenza. Release after freezing is verified with cells treated as previously described and, after trypsinization, frozen in liquid nitrogen (-196 ° C). The cells are thawed after one month and sown in the bottle. Cytotoxic activity was evaluated as previously described.

Risultati sperimentali Experimental results

Come mostra la figura 2, elevati dosaggi di PTX (fino a 10.000 ng/ml) non influenzano la vitalità delle MSCs dimostrando la loro particolare resistenza. L’analisi della resistenza al PTX delle MSCs à ̈ stata confermata anche analizzando il loro ciclo cellulare che non à ̈ sostanzialmente modificato dal trattamento con PTX (dati non mostrati). As Figure 2 shows, high dosages of PTX (up to 10,000 ng / ml) do not affect the viability of MSCs demonstrating their particular resistance. The PTX resistance analysis of MSCs was also confirmed by analyzing their cell cycle which is not substantially modified by PTX treatment (data not shown).

Come mostrato in figura 3, MSCs-PTX (trattate per 24 ore con PTX), tripsinizzate, lavate e rimesse in coltura in vitro rilasciano il farmaco con una cinetica tempo dipendente a concentrazioni farmacologicamente efficaci sulla proliferazione neoplastica. As shown in Figure 3, MSCs-PTX (treated for 24 hours with PTX), trypsinized, washed and re-cultured in vitro release the drug with time dependent kinetics at pharmacologically effective concentrations on neoplastic proliferation.

Come mostrato in figura 4, l’incorporazione di PTX nelle MSCs à ̈ stato verificato trattando le MSCs con farmaco marcato con Fluoresceina ( Invitrogen , USA). In seguito secondo la procedura sopra descritta le cellule sono state tripsinizzate , lavate, sospese in PBS ( Phosphate Buffered Saline) e quindi analizzate al Fluorescence Activated Cell Sorter (FACS) e osservate al microscopio ( Ex :496nm; Em: 524 nm). As shown in Figure 4, the incorporation of PTX into MSCs was verified by treating MSCs with Fluorescein-labeled drug (Invitrogen, USA). Subsequently, according to the procedure described above, the cells were trypsinized, washed, suspended in PBS (Phosphate Buffered Saline) and then analyzed with the Fluorescence Activated Cell Sorter (FACS) and observed under the microscope (Ex: 496nm; Em: 524 nm).

Ciò ha dimostrato che la maggior parte delle cellule contiene PTX e che successivamente esso viene rilasciato come mostrato dalla curva di caduta nel tempo ( 2, 4, 8, 24, 48 ore) della emissione fluorescente valutata al FACS e riportata nella figura 4 espressa come rapporto calcolato sul PTX non marcato . This showed that most of the cells contain PTX and that subsequently it is released as shown by the fall curve over time (2, 4, 8, 24, 48 hours) of the fluorescent emission evaluated by FACS and reported in Figure 4 expressed as ratio calculated on the unmarked PTX.

La presenza di PTX nel mezzo condizionato delle cellule trattate à ̈ stata confermata mediante analisi HPLC come riporta la figura 5. Come mostrato in figura 6, l’attività antineoplastica “in vitro†del mezzo condizionato delle cellule raccolto a 24 ore dopo il trattamento valutata in tre diversi modelli tumorali umani, cioà ̈ leucemia linfatica Molt-4, glioblastoma T98G e carcinoma prostatico DU-145, à ̈ assimilabile a quella di PTX puro. Sulla base di questa attività si calcola la concentrazione equivalente in Paclitaxel (CEP) come descritto nel paragrafo relativo al dosaggio biologico del rilascio di PTX in vivo. The presence of PTX in the conditioned medium of the treated cells was confirmed by HPLC analysis as shown in figure 5. As shown in figure 6, the antineoplastic activity â € œin vitroâ € of the conditioned medium of the cells collected 24 hours after treatment evaluated in three different human tumor models, namely Molt-4 lymphatic leukemia, T98G glioblastoma and DU-145 prostate cancer, is similar to that of pure PTX. On the basis of this activity, the equivalent concentration in Paclitaxel (CEP) is calculated as described in the paragraph on the biological assay of PTX release in vivo.

Come mostrato in figura 7, le MSCs-PTX mantenute in sospensione rilasciano PTX. Le stesse cellule dopo trattamento possono essere congelate in azoto liquido e successivamente scongelate e coltivate senza che perdano la capacità di rilasciare il farmaco. As shown in Figure 7, MSCs-PTXs held in suspension release PTXs. The same cells after treatment can be frozen in liquid nitrogen and subsequently thawed and cultured without losing the ability to release the drug.

Come mostrato in figura 8,9 e 10, le MSCs-PTX , tripsinizzate e lavate sono efficaci sulla proliferazione in vitro dei tre modelli tumorali umani. Queste cellule (farmacologicamente caricate) miscelate con cellule tumorali (in diverse proporzioni di 1:1 - 1:10 - 1:100 ) mostrano un’ attività antiproliferativa significativamente maggiore rispetto alle MSCs di controllo non trattate con PTX. La stessa analisi dell’ efficacia delle MSCs-PTX di inibire la crescita tumorale in vitro à ̈ stata eseguita anche per valutare la capacità anti-angiogenica. Inizialmente si à ̈ determinata l’efficacia del PTX puro di inibire la crescita di ECs. Come mostra la Figura 11, l’aggiunta di PTX a concentrazioni superiori a 10ng/ml sia in colture di HUVECs che di micro vascolari HMECs à ̈ citotossica. La dose che inibisce la crescita delle ECs al 50% à ̈ intorno ai 4,69ng/ml di PTX. As shown in Figures 8,9 and 10, trypsinized and washed MSCs-PTX are effective on the in vitro proliferation of the three human tumor models. These (pharmacologically loaded) cells mixed with tumor cells (in different proportions of 1: 1 - 1:10 - 1: 100) show significantly greater antiproliferative activity than non-PTX-treated control MSCs. The same analysis of the efficacy of MSCs-PTX to inhibit tumor growth in vitro was also performed to evaluate the anti-angiogenic capacity. The efficacy of pure PTX in inhibiting the growth of ECs was initially determined. As Figure 11 shows, the addition of PTX at concentrations above 10ng / ml in both HUVECs and microvascular HMECs cultures is cytotoxic. The dose that inhibits the growth of ECs at 50% is around 4.69ng / ml of PTX.

Si à ̈ quindi valutata la capacità delle MSCs-PTX di inibire la crescita delle ECs. In una prima serie di esperimenti, si sono testate MSCs-PTX di origine umana che sono state mischiate con ECs a vari rapporti. La co-coltivazione di hMSCs-PTX con ECs a rapporti 1:1. 1:5 e 1:10 produce in maniera dose dipendente una forte inibizione della crescita sia delle HUVECs che delle HMECs, come viene mostrato in figura 12. Il rapporto 1:5 hMSCs-PTX/ECs a 72 ore di co-coltura à ̈ sufficiente a determinare una completa eliminazione delle ECs dalla coltura come mostra l’immagine nella Figura 12 (pannello C). La co-coltivazione di hMSCs controllo, non trattate con PTX, agli stessi rapporti, non determinava nessun particolare effetto inibitorio della crescita sia sulle HUVECs che sulle HMECs, come mostra il pannello A e B della Figura 12. The ability of MSCs-PTX to inhibit the growth of ECs was then evaluated. In a first series of experiments, MSCs-PTX of human origin were tested and mixed with ECs at various ratios. Co-cultivation of hMSCs-PTX with ECs at 1: 1 ratios. 1: 5 and 1:10 produces in a dose dependent manner a strong growth inhibition of both HUVECs and HMECs, as shown in figure 12. The ratio 1: 5 hMSCs-PTX / ECs at 72 hours of co-culture is sufficient to determine a complete elimination of the ECs from the culture as shown in the image in Figure 12 (panel C). The co-cultivation of control hMSCs, not treated with PTX, at the same ratios, did not result in any particular growth inhibitory effect on both HUVECs and HMECs, as shown in panel A and B of Figure 12.

L’azione fortemente inibitoria delle hMSCs-PTX sulla proliferazione delle ECs à ̈ stata anche confermata dall’analisi del loro CM. Fino a diluizioni 1:8 il hMSC-PTX-CM à ̈ in grado di inibire in maniera significativa la crescita sia di HUVECs che di HMECs come mostra la figura 13. A diluzioni 1:4, o superiori, l’attività del hMSCs-PTX-CM produce un effetto citotossico sulle ECs anche superiore all’effetto ottenuto con 5ng/ml di PTX puro, come mostra il panello A e B della Figura 13. L’azione citotossica del MSCs-PTX-CM a diluizioni 1:2 e 1:4 à ̈ talmente elevata da lasciare solo poche ECs in vita dopo un trattamento di 72 h come mostrano le immagini del panello C e D di Figura 13. Anche in questo caso l’aggiunta di hMSCs-CM di controllo sulle ECs alle stesse diluizioni non mostra nessuna efficacia. The strongly inhibitory action of hMSCs-PTX on the proliferation of ECs was also confirmed by the analysis of their CM. Up to 1: 8 dilutions the hMSC-PTX-CM is able to significantly inhibit the growth of both HUVECs and HMECs as shown in figure 13. At 1: 4 dilutions, or higher, the activity of hMSCs -PTX-CM produces a cytotoxic effect on ECs even higher than the effect obtained with 5ng / ml of pure PTX, as shown in panel A and B of Figure 13. The cytotoxic action of MSCs-PTX-CM at dilutions 1 : 2 and 1: 4 is so high as to leave only a few ECs alive after a 72 h treatment as shown in the images of panel C and D of Figure 13. Also in this case the addition of control hMSCs-CM on ECs at the same dilutions it shows no efficacy.

Infine si à ̈ analizzata la capacità del hMSCs-PTX-CM di inibire la crescita di microvasi ex-vivo con il test dei ring di aorta. Applicando varie diluizioni di hMSCs-PTX-CM a colture di ring di aorta, si sono osservate inibizioni di crescita di microvasi in maniera dose dipendente. Diluzioni 1:2 e 1:4 del hMSCs-PTX-CM inibiscono la fuori uscita di nuovi vasi capillari dai ring in maniera molto significativa, come si nota nel pannello A di figura 14. Interessante notare che l’aggiunta del hMSCs-PTX-CM a diluizioni 1:2 e 1:4 dopo circa 7-10 giorni di coltura di rings, cioà ̈ quando i vasi sono già formati, induce una regressione vascolare, come à ̈ mostrato nel panello B della Figura 14. L’aggiunta ai rings di aorta, di hMSCs-CM non ha effetto inibitorio, anzi sembra aumentare la loro numerosità, come à ̈ mostrato nel pannello A di figura 14 . Finally, the ability of hMSCs-PTX-CM to inhibit the growth of ex-vivo microvessels was analyzed with the aorta ring test. By applying various dilutions of hMSCs-PTX-CM to aorta ring cultures, microvessel growth inhibitions were observed in a dose dependent manner. Dilutions 1: 2 and 1: 4 of hMSCs-PTX-CM inhibit the escape of new capillaries from the rings in a very significant way, as can be seen in panel A of figure 14. Interestingly, the addition of hMSCs-PTX -CM at dilutions 1: 2 and 1: 4 after about 7-10 days of culture of rings, that is, when the vessels are already formed, it induces a vascular regression, as shown in panel B of Figure 14. The addition to the aorta rings of hMSCs-CM has no inhibitory effect, on the contrary it seems to increase their number, as shown in panel A of figure 14.

Anche l’aggiunta di hMSCs-CM dopo sette giorni non induce regressione capillare ma sembra persino aumentarne la stabilità vascolare (panello B di Figura 14) Even the addition of hMSCs-CM after seven days does not induce capillary regression but even seems to increase its vascular stability (panel B of Figure 14)

La stessa sperimentazione qui sopra descritta sulla attività antiangiogenica delle hMSCs- à ̈ stata confermata utilizzando mesenchimali di topo. Le MMSCs-PTX sia nelle co-colture con ECs sia con l’uso del loro CM erano efficaci tanto quanto le umane (dati non mostrati) The same experiment described above on the antiangiogenic activity of hMSCs- has been confirmed using mouse mesenchymals. MMSCs-PTX both in co-cultures with ECs and with the use of their CM were as effective as in humans (data not shown)

Per verificare che il trattamento con PTX di MSCs à ̈ efficace nel inibire la crescita di cellule tumorali umane in vivo, si à ̈ utilizzata una linea di tumore prostatico DU145 trapiantato in topi (immunodeficienti) NOD/SCID. Le DU145 (alla dose di 2x10<6>topo) sono state co-trapiantate sottocute (s.c.) da sole o mischiate in rapporto 5:1 (tumorali/ mesenchimali) con hMSCs-PTX (0.4x10<6>) oppure con hMSCs non trattate usate come controllo cellulare. Infine sono stati trattati anche topi con DU145 risospese con PTX libero ad una dose di 10ug/ml. Come mostrato nella figura 15, la co-iniezione di DU145+hMSCs-PTX produce una significativa inibizione della crescita del tumore ( misurata come riduzione del volume del tumore a vari tempi dal trapianto). Questa inibizione della crescita del DU145 ha determinato anche una riduzione del peso del tumore al loro sacrificio avvenuto dopo circa 40 giorni dal trapianto come mostrato in Tabella 1. Il coinoculo di DU145 con hMSCs controllo non prodotto nessun effetto significativo, cosi come le DU145 previamente trattate con PTX puro ( la curva non à ̈ mostrata nella Figura 15 perché à ̈ praticamente sovrapponibile a quella con sole DU145). Interessante notare che la co-iniezione di DU145 con hMSCs-PTX produce anche un ritardo della comparsa del tumore come si nota in figura 15. To verify that the PTX treatment of MSCs is effective in inhibiting the growth of human tumor cells in vivo, a DU145 prostate tumor line transplanted into NOD / SCID (immunodeficient) mice was used. DU145 (at a dose of 2x10 <6> mouse) were co-transplanted subcutaneously (s.c.) alone or mixed in a 5: 1 ratio (tumor / mesenchymal) with hMSCs-PTX (0.4x10 <6>) or with hMSCs not treated used as cell control. Finally, mice with DU145 resuspended with free PTX at a dose of 10ug / ml were also treated. As shown in Figure 15, the co-injection of DU145 + hMSCs-PTX produces a significant inhibition of tumor growth (measured as tumor volume reduction at various times after transplantation). This inhibition of the growth of DU145 also resulted in a reduction in the weight of the tumor after their sacrifice occurred about 40 days after transplantation as shown in Table 1. The co-inoculation of DU145 with control hMSCs did not produce any significant effect, as well as previously treated DU145s. with pure PTX (the curve is not shown in Figure 15 because it is practically superimposable to that with DU145 only). Interestingly, the co-injection of DU145 with hMSCs-PTX also produces a delay in tumor appearance as seen in Figure 15.

La valutazione dell’ efficacia delle hMSCs-PTX nell’inibire la crescita di cellule tumorali in vivo, à ̈ stata anche analizzata usando un tumore sperimentale murino il melanoma B16. Questo modello di tumore à ̈ molto utilizzato nell’ambito della ricerca oncologica. The evaluation of the efficacy of hMSCs-PTX in inhibiting the growth of tumor cells in vivo was also analyzed using an experimental mouse tumor, melanoma B16. This tumor model is widely used in cancer research.

In questa sperimentazione si à ̈ co-trapiantato s.c. in topi nudi il melanoma B16 alla dose 2x10<6>cellule/topo sempre in un rapporto 5:1 (tumore/mesenchimali ) con hMSCs-PTX ( 0.4 x 10<6>) oppure con hMSCs controllo e B16 in presenza di PTX puro libero a 10ug/ml. Il tumore B16 ha un ritmo di crescita molto più rapido del DU145, ciononostante, la co-iniezione del B16 hMSCs-PTX ha evidenziato una significativa riduzione della crescita del B16 e del suo peso del tumore al tempo del sacrificio dei topi, avvenuto al 14 giorno dopo l’inoculo come mostrato in figura 16 e in Tabella 1. Anche in questo caso si à ̈ osservato un ritardo della comparsa del tumore negli animali co-inoculati con B16-hMSCs-PTX come pure l’assenza di effetto sul peso del tumore al tempo del sacrificio del co-trapianto di B16 con hMSCs controllo o di B16 inoculate in presenza di PTX puro (Tabella 1). In this experimentation he was co-transplanted s.c. in nude mice melanoma B16 at a dose 2x10 <6> cells / mouse always in a 5: 1 ratio (tumor / mesenchymal) with hMSCs-PTX (0.4 x 10 <6>) or with control hMSCs and B16 in the presence of pure PTX free at 10ug / ml. Tumor B16 has a much faster growth rate than DU145, however, the co-injection of B16 hMSCs-PTX showed a significant reduction in B16 growth and tumor weight at the time of mouse sacrifice, which occurred at 14. day after inoculation as shown in Figure 16 and Table 1. Also in this case, a delay in tumor appearance was observed in animals co-inoculated with B16-hMSCs-PTX as well as the absence of effect on tumor weight at the time of sacrifice by co-transplantation of B16 with control hMSCs or of B16 inoculated in the presence of pure PTX (Table 1).

Infine si à ̈ studiata la capacità di MSCs di origine murina (MMSCs) di inibire la crescita del melanoma B16. Lo scopo di questo sperimentazione à ̈ stato di verificare la capacità di MMSCs-PTX di funzionare in sistema singenico di presenza di tumore. Le MMSCs utilizzate infatti, sono state derivate dal midollo osseo di topi C57Bl6 che sono il ceppo di topi su cui cresce il B16 melanoma. C57Bl6 maschi sono stati quindi co-trapiantati s.c. con 2x10<5>B16 cellule di melanoma da sole, oppure mischiate in rapporto 1:1 o 5:1 con MMSCs-PTX o con MMSCs controllo. Anche in questo caso un gruppo di topi à ̈ stato trattato con B16 mischiate al momento del inoculo con PTX puro. Come mostra la Figura 17, le MMSCs-PTX hanno inibito in maniera significativa la crescita del B16 nei C57BL6, sia a 1:1 che a diluzioni superiori 5:1 ( tumorali/mesenchimali), anzi, a questo rapporto, l’effetto sul peso del tumore B16 à ̈ sembrato persino più efficacie del rapporto 1:1 (Tabella 1). In questa sperimentazione si à ̈ anche osservata una certa efficacia nel ridurre la crescita del B16 anche da parte delle MMSCs controllo, particolarmente al rapporto 1:1 (Tabella 1). L†̃azione del PTX libero aggiunto alle B16 non ha aveva nessun effetto sulla crescita del tumore (Tabella 1). Infine anche nel modello singenico dei C57Bl6, le MMSCs-PTX ritardano l’attecchimento del B16 (dati non mostrati) nel s.c. suggerendo la poca influenza del sistema immunitario almeno nella fase iniziale del attecchimento del tumore. Finally, the ability of murine MSCs (MMSCs) to inhibit the growth of B16 melanoma was investigated. The aim of this experiment was to verify the ability of MMSCs-PTX to function in the syngene system of tumor presence. In fact, the MMSCs used were derived from the bone marrow of C57Bl6 mice which are the strain of mice on which B16 melanoma grows. C57Bl6 males were then co-transplanted s.c. with 2x10 <5> B16 melanoma cells alone, or mixed 1: 1 or 5: 1 with MMSCs-PTX or control MMSCs. Also in this case a group of mice was treated with B16 mixed at the moment of inoculation with pure PTX. As shown in Figure 17, MMSCs-PTX significantly inhibited the growth of B16 in C57BL6, both at 1: 1 and at dilutions greater than 5: 1 (tumor / mesenchymal), indeed, at this ratio, the effect on tumor weight B16 it seemed even more effective than the 1: 1 ratio (Table 1). In this experiment, a certain efficacy was also observed in reducing the growth of B16 also by the control MMSCs, particularly at the 1: 1 ratio (Table 1). The action of free PTX added to B16 had no effect on tumor growth (Table 1). Finally, also in the syngenic model of C57Bl6, the MMSCs-PTX delay the engraftment of B16 (data not shown) in the SC. suggesting the little influence of the immune system at least in the initial phase of tumor engraftment.

CONCLUSIONI CONCLUSIONS

La presente invenzione rivela una procedura di preparazione di un prodotto definito col nome generico “MSCs-F†. Questo prodotto si compone di due elementi, uno costituito da cellule mesenchimali denominate MSCs, l’altro elemento à ̈ costituto da un determinato Farmaco. Il prodotto farmaceutico terminale sarà quindi nominato a seconda del farmaco che verrà usato in terapia. Nel nostro caso avendo utilizzato il farmaco PTX , il prodotto finale à ̈ stato nominato “MSCs-PTX†. The present invention discloses a procedure for the preparation of a product defined with the generic name â € œMSCs-Fâ €. This product is made up of two elements, one consisting of mesenchymal cells called MSCs, the other element is made up of a specific drug. The terminal pharmaceutical product will then be named according to the drug that will be used in therapy. In our case, having used the PTX drug, the final product was named â € œMSCs-PTXâ €.

Alla base di questa invenzione c’à ̈ la prova sperimentale che nell’organismo dei mammiferi esistono delle cellule contenute nel connettivo/stroma di vari tessuti e organi che sono in grado di incorporare molecole e farmaci e successivamente rilasciarli sia nella forma originale che in forma di metaboliti. Queste cellule MSCs operano un processo di detossificazione per neutralizzare l’attività di molecole con potenzialità tossiche al nostro organismo. Questa proprietà rende queste cellule utilizzabili come trasportatori di farmaci, sviluppando quindi un approccio alternativo all’attuale classica somministrazione di farmaci nell’uomo. At the basis of this invention there is the experimental evidence that in the mammalian organism there are cells contained in the connective / stroma of various tissues and organs that are able to incorporate molecules and drugs and subsequently release them both in the original form and in the form of metabolites. These MSCs cells operate a detoxification process to neutralize the activity of molecules with toxic potential for our organism. This property makes these cells usable as drug carriers, thus developing an alternative approach to the current classic drug administration in humans.

La procedura, qui descritta, à ̈ stata sviluppata per ottenere un prodotto MSCs-F con attività citotossica anti-tumorale e anti angiogenica. Infatti, il farmaco utilizzato à ̈ stato il Paclitaxel (PTX), noto farmaco anti-tumorale e a dimostrata capacità antiangiogenica. La procedura non à ̈ esclusiva per il trasporto di farmaci chemioterapici, ma può essere comunque applicata anche per veicolare farmaci e/o molecole diversi da quello qui descritto. La dimostrazione dell’efficacia farmacologica (ad attività antitumorale e anti-angiogenica) del “nuovo farmaco†MSCs-PTX prodotto, à ̈ stata confermata sia su cellule tumorali e endoteliali in vitro, sia in tumori umani e murini in vivo. Il prodotto MSCs-PTX si à ̈ quindi, dimostrato essere attivo in vitro, tanto quanto il PTX libero, mentre in vivo molto più efficace. Infatti, l’aggiunta a cellule tumorali di PTX libero ( 100 volte più concentrato di quello incorporato nelle cellule) non si à ̈ dimostrata efficace di inibire la loro crescita in vivo, così come le stesse “cellule carrier†MSCs, non previamente trattate con PTX. The procedure described here was developed to obtain an MSCs-F product with anti-tumor and anti-angiogenic cytotoxic activity. In fact, the drug used was Paclitaxel (PTX), a well-known anti-tumor drug with proven antiangiogenic capacity. The procedure is not exclusive for the transport of chemotherapy drugs, but it can in any case also be applied to transport drugs and / or molecules other than the one described here. The demonstration of the pharmacological efficacy (with antitumor and anti-angiogenic activity) of the â € œnew drugâ € MSCs-PTX produced, has been confirmed both on tumor and endothelial cells in vitro, and in human and murine tumors in vivo. The MSCs-PTX product has therefore proved to be active in vitro, as much as free PTX, while much more effective in vivo. In fact, the addition of free PTX to tumor cells (100 times more concentrated than that incorporated in the cells) has not proved effective in inhibiting their growth in vivo, as well as the same â € œcarrier cellsâ € MSCs, not previously treated with PTX.

In conclusione, i dati sperimentali, qui riportati, supportano in maniera esaustiva la validità della nostra scoperta. La procedura per ottenimento di un nuovo prodotto farmaceutico denominato genericamente “MSCs-F†e da utilizzarsi nella terapia di patologie umane, à ̈ descritta in maniera dettagliata. In conclusion, the experimental data, reported here, fully support the validity of our discovery. The procedure for obtaining a new pharmaceutical product generically called â € œMSCs-Fâ € and to be used in the therapy of human pathologies, is described in detail.

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Claims (15)

RIVENDICAZIONI 1. Carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di almeno una molecola e/o almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una cellula stromale autologa o eterologa isolata da un mammifero umano o non umano. CLAIMS 1. Cell-type carrier for the targeted transport of at least one molecule and / or at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal, characterized in that it comprises at least one autologous or heterologous stromal cell isolated from a mammal human or non-human. 2. Carrier di tipo cellulare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta almeno una cellula stromale consiste in una cellula staminale mesenchimale. Cell-type carrier according to claim 1, characterized in that said at least one stromal cell consists of a mesenchymal stem cell. 3. Prodotto complesso comprendente in combinazione almeno una molecola e/o un composto molecolare ed un carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, caratterizzato dal fatto che detto carrier comprende almeno una cellula stromale autologa o eterologa isolata da un mammifero umano o non umano. 3. A complex product comprising in combination at least one molecule and / or a molecular compound and a cell-type carrier for the targeted transport of said at least one molecule and / or said at least one molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal human, characterized in that said carrier comprises at least one autologous or heterologous stromal cell isolated from a human or non-human mammal. 4. Prodotto complesso secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta almeno una cellula stromale consiste in una cellula staminale mesenchimale. 4. Complex product according to the preceding claim, characterized in that said at least one stromal cell consists of a mesenchymal stem cell. 5. Prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione 3 e 4, caratterizzato dal fatto che detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare sono citotossici. 5. Complex product according to any one of claims 3 and 4, characterized in that said at least one molecule and / or said at least one molecular compound are cytotoxic. 6. Prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare sono farmacologicamente attivi. Complex product according to any one of claims 3 to 5, characterized in that said at least one molecule and / or said at least one molecular compound are pharmacologically active. 7. Prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione 5 e 6, caratterizzato dal fatto che detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare sono farmaci antitumorali. Complex product according to any one of claims 5 and 6, characterized in that said at least one molecule and / or said at least one molecular compound are anticancer drugs. 8. Prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detta almeno una molecola e/o detto almeno un composto molecolare sono farmaci anti angiogenici. Complex product according to any one of claims from 5 to 7, characterized in that said at least one molecule and / or said at least one molecular compound are anti-angiogenic drugs. 9. Prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione 7 e 8, caratterizzato dal fatto che detti farmaci comprendono Paclitaxel (PTX). Complex product according to any one of claims 7 and 8, characterized in that said drugs comprise Paclitaxel (PTX). 10. Procedimento per la preparazione di un prodotto complesso caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di isolamento di cellule stromali da un mammifero umano o non umano per la realizzazione di un carrier di tipo cellulare per il trasporto mirato di almeno una molecola e/o almeno un composto molecolare ad almeno una cellula bersaglio in un mammifero umano o non umano, una fase di espansione in vitro di dette cellule stromali, ed una fase di esposizione di dette cellule stromali ad elevate concentrazioni di detta almeno una molecola e/o di detto almeno un composto molecolare. 10. Process for the preparation of a complex product characterized in that it comprises a step of isolation of stromal cells from a human or non-human mammal for the production of a cell-type carrier for the targeted transport of at least one molecule and / or at least a molecular compound to at least one target cell in a human or non-human mammal, an in vitro expansion step of said stromal cells, and a step of exposing said stromal cells to high concentrations of said at least one molecule and / or said at least a molecular compound. 11. Procedimento per la preparazione di un prodotto complesso secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di crioconservazione di dette cellule stromali prima o dopo detta fase di esposizione. 11. Process for the preparation of a complex product according to the preceding claim, characterized in that it comprises a cryopreservation step of said stromal cells before or after said exposure step. 12. Procedimento per la preparazione di un prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione 10 e 11, caratterizzato dal fatto che dette cellule stromali sono cellule staminali mesenchimali. 12. Process for the preparation of a complex product according to any one of claims 10 and 11, characterized in that said stromal cells are mesenchymal stem cells. 13. Metodo di rilascio mirato e controllato di una dose terapeuticamente efficace di almeno una molecola citotossica e/o almeno un composto citotossico, caratterizzato dal fatto di veicolare a cellule bersaglio patologiche una popolazione di cellule staminali mesenchimali internalizzanti una elevata concentrazione di detta almeno una molecola citotossica e/o detto almeno un composto citotossico per il loro rilascio graduale e mirato. 13. Method of targeted and controlled release of a therapeutically effective dose of at least one cytotoxic molecule and / or at least one cytotoxic compound, characterized by the fact of delivering to pathological target cells a population of mesenchymal stem cells internalizing a high concentration of said at least one molecule cytotoxic and / or said at least one cytotoxic compound for their gradual and targeted release. 14. Modello murino caratterizzato dal fatto di essere trattato con un prodotto complesso secondo una qualunque rivendicazione da 3 a 9. 14. Mouse model characterized in that it is treated with a complex product according to any one of claims 3 to 9. 15. Uso di un prodotto complesso conforme ad una qualunque rivendicazione da 3 a 9 per la diagnosi, prognosi , terapia e monitoraggio terapeutico.15. Use of a complex product conforming to any of claims 3 to 9 for diagnosis, prognosis, therapy and therapeutic monitoring.
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