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REVISIÓN
Células mesenquimales multipotentes como tratamiento de enfermedades autoinmunes
Tratamiento
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Fecha de Publicación: 26-8-2009 Última actualización : 26-8-2009
Resumen
El uso de células madre estromales mesenquimales (MSCs: Mesenchymal stem cells) como posible tratamiento de enfermedades está siendo estudiado en base a las sus propiedades antiproliferativas in vitro, a su eficacia en modelos animales y a algunos resultados aislados conseguidos en casos agudos de enfermedad de injerto contra huésped en humanos. Se están desarrollando ensayos clínicos en fase I/II para estudiar su uso en la enfermedad de Crohn y en la esclerosis múltiple y se planea comenzarlos en lupus eritematoso sistémico, en esclerosis sistémica, en vasculitis sistémica, en diabetes tipo 1 y en otras enfermedades autoinmunes. Grupos multidisciplinares están trabajando intensamente en el uso de MSCs en el tratamiento de enfermedades autoinmunes.
Introducción
En la imagen se muestra una lista de las enfermedades autoinmunes para las que se están llevando a cabo ensayos clínicos sobre el uso de MSCs
Las MSCs muestran la multipotencia clásica de las células madre adultas siendo capaces de diferenciarse in vitro e in vivo a todas las líneas mesenquimales: tejido adiposo, hueso, cartílago, músculo y células estromales. Las MSCs pueden aislarse de la médula ósea, del músculo esquelético, del tejido adiposo, de la membrana sinovial y de otros tipos de tejido conectivo tanto de adulto como de cordón umbilical y placenta. Las MSCs se identifican por una serie de marcadores fenotípicos y de propiedades funcionales.

Las MSCs expandidas ex vivo son identificadas por citometría de flujo como positivas para CD73, CD90 y CD105 mientras que no expresan los marcadores hematopoyéticos CD14, CD34, CD45 ni MHC de clase II.

Las MSCs tienen una gran capacidad proliferativa in vitro, capacidad de regeneración clonal y son capaces de generar células diferenciadas. Además tienen propiedades anti-proliferativas y anti-inflamatorias in vitro e in vivo. Todas estas propiedades apoyan su idoneidad para el tratamiento de las enfermedades autoinmunes. La obtención de beneficios clínicos usando tratamientos con MSCs no requiere un trasplante sostenido de un gran número de células ni precisa que estas células se diferencien dentro de cada tejido específico. Es posible que su efecto beneficioso se deba a una producción local paracrina de factores de crecimiento o a su acción antiproliferativa e inmunomoduladora temporal.

Se asumió que las MSCs gozaban de privilegio inmune pero datos recientes parecen indicar que no es así. Resultados obtenidos in vitro indican que las MSCs poseen propiedades inmunosupresoras. Esta inmunosupresión parece independiente de MHC y de interacciones celulares específicas. Sin embargo también existen experimentos in vitro en los que las MSCs producen proliferación y diferenciación en células B. De todas formas in vivo parece que las MSCs producen una inhibición de los anticuerpos patogénicos. En este efecto parecen intervenir las metaloproteinasas procesando el CCL2 que producen las MSCs y suprimiendo así a STAT3.
Estado actual
La imagen muestra de forma esquemática los tipos celulares que pueden generar las células madre mesenquimales (MSCs).
Mecanismos de inhibición de la respuesta inmune

Aún no se conocen completamente los mecanismos implicados en la inmunosupresión que producen las MSCs. Los principales mecanismos que se han propuesto responsables de la inmunomodulación que producen las MSCs son:

  • Detención del ciclo celular en G0/G1 lo que inhibe la proliferación celular
  • Inducción de apoptosis de células T activadas
  • Mecanismos mediados por factores paracrinos solubles como HGF (Hepatocyte Growth Factor), TGF-beta1 (Transforming Growth Factor-beta1), prostaglandina E-2
  • Mecanismos mediados por IDO (indolamina 2,3-dioxigenasa)
  • Mecanismos mediados por iNOS (inducible Nitric Oxide Synthase) a través de la inhibición de STAT 5 en linfocitos
  • Mecanismos mediados por HLA-G soluble
  • Mecanismos mediados por el antagonista del receptor de IL-1


Destino de las MSCs in vivo

Experimentos de radio-marcaje en ratas han mostrado que tras su infusión por vía intraarterial o intravenosa las MSCs se localizan en pulmón, y secundariamente en hígado y otros órganos. Experimentos en babuinos mostraban una alta concentración de MSCs en el tracto gastro-intestinal localizándose también en riñón, pulmón, hígado, timo y piel.

El “homing” activo de las MSCs hacia médula ósea es muy frecuente debido a la interacción del SDF-1 (Stromal cell-Derived Factor-1) con el CxCR4. Similar mecanismo de “homing” ocurre en los islotes pancreáticos y en el tejido isquémico. Si realmente se produce este “homing” activo de las MSCs hacia tejido inflamatorio e isquémico esto facilitaría mucho su uso en el tratamiento de enfermedades autoinmunes ya que se facilitaría el acceso a las células diana sin necesitar grandes concentraciones de MSCs. En algunos casos se ha tratado de modificar las proteínas de superficie de las MSCs para conseguir un “homing” activo hacia determinados tejidos diana como el hueso. También se ha intentado el “homing” de las MSCs hacia células tumorales.

Modelos animales de protección de tejidos

No tienen sentido separar los 3 principales efectos de las MSCs:

  • efecto anti-inflamatorio
  • efecto inmunomodulador
  • efecto trófico


Un efecto inmunosupresor se comprobó en babuinos en los que la infusión ex vivo de MSCs retardaba la aparición del rechazo de injertos de piel no histocompatible. En modelos murinos también se vio que las MSCs disminuían la fibrosis y la inflamación pulmonar inducida por bleomicina. También en modelos de lesión aguda de pulmón y de fibrosis hepática en ratón se consiguió un efecto protector con las MSCs. También se demostró que medio enriquecido en las chemoquinas que producen las MSCs es capaz de revertir el fallo hepático fulminante mediante la inhibición de la infiltración leucocitaria y la subsecuente muerte de hepatocitos.

También se comprobó el efecto protector de las MSCs en el modelo de lesión de riñón por isquemia-reperfusión en rata. Estos efectos no fueron mediados por transdiferenciación de las MSCs sino por la inhibición de citoquinas pro-inflamatorias y por un efecto anti-apoptótico en las células diana. En algunos estudios se involucraba al IGR-1 (Insulin Growth Factor-1) producido por las MSCs en este efecto protector. Recientemente se ha comprobado un efecto vasculotrópico en el riñón que podría ser relevante en el tratamiento de la esclerosis sistémica.

La hipótesis paracrina sobre los efectos de las MSCs se apoya también por trabajos en los que las MSCs modificadas con el gen Akt1 son capaces de rescatar cardiomiocitos isquémicos. Resultados importantes se han conseguido mediante trasplante subretinal de MSCs que consigue restaurar la función retinal y retrasar la degeneración de la retina inhibiendo la apoptosis de los fotorreceptores.

En otros trabajos en células endoteliales hipóxicas tras exposición a medio con IL-6, VEGF y factores producidos por MSCs se detectó inhibición de la apoptosis, prolongación de la supervivencia y efecto angiogénico. Un efecto neuroprotector fue detectado en modelos animales de ictus cerebral.

Todos estos efectos parecen ser mediados por mecanismos paracrinos más que por transdiferenciación, lo que da a las MSCs una gran plasticidad terapéutica de la que pueden beneficiarse un gran número de patologías.

Modelos animales de autoinmuidad

El modelo en ratón de la esclerosis múltiple denominado EAE (Experimental Autoinmune Encephalomyelitis) fue el primero en utilizarse para testar los efectos de la MScs en una enfermedad autoinmune. La administración intravenosa de MSCs singénicas resultó en mejoría clínica e histológica. La mejoría parecía depender por un lado del establecimiento de tolerancia frente a la mielina y por otro a un efecto neuroprotector.

Efectos similares se apreciaron en los estudios con el modelo experimental de artritis reumatoide donde bien únicamente MSCs o bien MSCs con una expresión aumentada de IL10 fueron capaces de prevenir la destrucción de tejido y de suprimir la respuesta autoinmune contra el colágeno de tipo II.

En el modelo experimental de ratón de diabetes inducida por estreptozotocina se observó que las MSCs promovían la reparación de las células de los islotes pancreáticos y de los glomérulos renales.

En el modelo de ratón de autoinmunidad multiorgánica las MSCs fueron capaces de mejorar la enteropatía autoinmune.

MSCs como tratamiento en humanos

MSCs alogénicas expandidas ex vivo han sido utilizadas en varios ensayos clínicos en fase I. No se han observado efectos adversos ni se ha detectado formación ectópica de tejido. Tras su infusión, las MScs permanecen en la circulación durante un corto período de tiempo (alrededor de 1 hora). Se han detectado niveles bajos de células que han prendido en diversos tipos de tejido.

Es muy posible que el efecto terapéutico de las MSCs provenga de la producción paracrina de factores de crecimiento y de la inmunosupresión temporal que producen.

La infusión de MSCs de haplotipo idéntico en un paciente con una enfermedad de injerto contra huésped severa aguda en intestino e hígado produjo una rápida mejoría del paciente. Cuando recurrió, nuevamente respondió a la infusión de MSCs. Teniendo en cuenta que, a pesar de la mejoría, los linfocitos del paciente seguían respondiendo a los del donante, se piensa que la mejoría debe ser debida en gran parte al efecto inmunosupresor in vivo que producen, más que al establecimiento de una tolerancia a largo plazo.

30 de 55 pacientes con GVHD (Graft Versus Host Disease) aguda resistente a corticoides mostraban respuesta con el tratamiento de MSCs. Aunque estos resultados son esperanzadores parece que en pacientes leucémicos este tratamiento aumenta las recaídas de la leucemia porque inhibe la respuesta anti-leucémica específica de células T.

MSCs en enfermedades autoinmunes

MSCs derivadas de médula ósea de pacientes con Artritis reumatoide, Síndrome de Sjoegren y Lupus eritematoso sistémico mostraron unas propiedades normales con respecto a proliferación, clonogenicidad y capacidad de diferenciación a células de tejido óseo o adiposo. Sólo en pacientes con Esclerosis sistémica las MSCs obtenidas parecían ser defectivas en su capacidad de diferenciación a precursores endoteliales. Estos resultados aconsejan en general el uso de MSCs autólogas para el tratamiento de pacientes con enfermedades autoinmunes.

Deben valorase los riesgos potenciales de cáncer en los tratamientos con MSCs ya que las MSCs aumentan la neovascularización del tejido isquémico y ese efecto puede resultar negativo si incrementa el crecimiento de tumores. En el modelo de melanoma murino parece que las MSCs reducen la vigilancia inmune sobre los tumores. También parece que la manipulación in vitro de las MSCs puede causar anormalidades citogenéticas que pueden ser responsables de la aparición de procesos cancerosos tras su administración in vivo, como se ha demostrado en ratón.

Todavía no existen muchas publicaciones sobre el uso de MSCs para el tratamiento de enfermedades autoinmunes. Una pequeña serie de 10 pacientes iraníes con esclerosis múltiple tratados con MSCs autólogas por vía intratecal ha dado resultados mixtos, lo que hace pensar que puede ser factible este tipo de tratamiento. También existe alguna publicación en la que se muestra la seguridad de este tipo de tratamiento en pacientes con esclerosis múltiple y con esclerosis lateral amiotrófica, y un pequeño estudio en pacientes con enfermedad de Crohn parece estar en marcha pero se necesitan muchos más estudios y ensayos clínicos para valorar la verdadera eficacia y seguridad del tratamiento con MSCs en cada una de las enfermedades autoinmunes.
Conclusiones
En la tabla se listan los posibles mecanismos implicados en la inmunomodulación mediada por MSCs (Células madre mesenquimales) y las referencias donde se describen.
Estudios en marcha y estudios en perspectiva

Existen varios ensayos clínicos en fase I para esclerosis múltiple y enfermedad de Crohn y se está discutiendo el inicio de ensayos clínicos para diabetes tipo 1, esclerosis sistémica, vasculitis y lupus eritematoso sistémico.

Es muy importante elegir la mejor diana terapéutica, la correcta fuente de MSCs, el origen adecuado de las MSCs (autólogo o alogénico), las condiciones óptimas para la expansión de MSCs y los protocolos adecuados para los ensayos clínicos. Además para valorar la seguridad a largo plazo de este tratamiento se necesitará registrar de forma unificada todos los datos de pacientes tratados con MSCs procedentes de las distintas especialidades médicas.

Parece que los datos existentes hasta ahora sugieren que la razón riesgo/beneficio aconseja el uso de MSCs en el tratamiento de enfermedades humanas. Los estudios en el tratamiento de la enfermedad de injerto contra a huésped (GVHD) son especialmente positivos.

El hecho de no necesitar un tratamiento inmunosupresor previo a la administración hace muy atractivo el tratamiento con MSCs ya que muchos enfermos que sufren enfermedades autoinmunes están en un estado crítico.

El privilegio inmune de las MSCs no está garantizado, pero, probablemente, en muchos casos las MSCs son capaces de sobrevivir el tiempo suficiente para ejercer su efecto beneficioso.

Se necesita un esfuerzo a nivel internacional coordinado e interdisciplinar para conseguir grupos de pacientes en número suficiente como para sacar conclusiones valiosas sobre el tratamiento de las enfermedades autoinmunes con MSCs.
Bibliografía