Pegat de Fibrina
Una estratègia addicional duta a terme pel nostre grup va ser l'ús de cola de fibrina com a sistema de pegats naturals per regenerar el miocardi danyat. La fibrina té la capacitat de servir de cola biològica, mantenint les cèl·lules junts al lloc i estimulant així l'angiogènesi, podent ser un bon vehicle per a la implantació de cèl·lules terapèutiques.
En un primer estudi, vam dissenyar un experiment in vivo en el qual s’utilitzava cola de fibrina per implantar cèl·lules mare mesenquimals de sang de cordó umbilical humà (UCBMSC) marcades amb un sistema d’imatge de bioluminescència no invasiva (BLI) i fluorescència. BLI permet un seguiment en temps real de la ubicació, proliferació i diferenciació de cèl·lules que expressen la luciferasa en els teixits vius. En primer lloc, vam marcar les cèl·lules amb aquest sistema, les vam carregar en un pegat de fibrina de tres dimensions (3-D) i vam trasplantar per cobrir el miocardi danyat en un model de ratolí immunodeficient d'infart de miocardi (MI). Com a resultat, les cèl·lules implantades van mostrar proliferació i diferenciació primerenca dins del pegat en els animals postinfartats del grup MI-UCBMSC. Les cèl·lules implantades també van participar en la formació de noves microvasculatures funcionals que connectaven el pegat de cèl·lules de fibrina tant al teixit de miocardi subjacent com al sistema circulatori de l'hoste. És important destacar que els animals tractats van millorar la seva funció cardíaca i van mostrar una disminució de la cicatriu d'infart. En resum, un pegat de fibrina dissenyat en 3-D format per UCBMSCs va atenuar la disfunció cardíaca derivada d’un infart quan es va trasplantar localment sota la ferida del miocardi.
Roura S, Bagó JR, Soler-Botija C, Pujal JM, Gálvez-Montón C, Prat-Vidal C, Llucià-Valldeperas A, Blanco J, Bayes-Genis A. Human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells promote vascular growth in vivo. PLoS One. 2012;7(11):e49447.
Roura S, Soler-Botija C, Bagó JR, Llucià-Valldeperas A, Férnandez MA, Gálvez-Montón C, Prat-Vidal C, Perea-Gil I, Blanco J, Bayes-Genis A. Postinfarction Functional Recovery Driven by a Three-Dimensional Engineered Fibrin Patch Composed of Human Umbilical Cord Blood-Derived Mesenchymal Stem Cells. Stem Cells Transl Med. 2015 Aug;4(8):956-66.
En la mateixa línia, també vam trasplantar cèl·lules progenitores derivades de teixit adipós cardíac i subcutani humà (ATDPCs) en un pegat de fibrina al model de MI de ratolí immunodeficient. En aquest cas, el nostre objectiu era supervisar la diferenciació cardíaca i endotelial in vivo de les ATDPC cardíaques a través de BLI. Els nivells de llum es van quantificar cada setmana i els animals van ser sacrificats un mes després de la implantació. La quantificació inicial de BLI indicava que la diferenciació cardíaca ja estava induïda una setmana després de la implantació cel·lular en ambdós tipus de cèl·lules, tot i que els nivells eren notablement més alts en les ATDPC cardíacs. La diferenciació endotelial era similar en els ATDPC cardíacs i subcutànis, tot i que les cèl·lules cardíaques van induir la formació de vasos amb més eficàcia. En conseqüència, el tractament ATDPC es va traduir en millores funcionals i morfològiques detectables en la funció cardíaca. Com a conclusió, les ATDPC es diferencien dels lineals cardiomiogènics i endotelials quan s’implanten com a pegat de fibrina en un model de ratolí d’IM, sent les ATDPC cardíacs les que van més fàcilment al llinatge cardiomiogènic que els ATDPC subcutànis.
Bagó JR, Soler-Botija C, Casaní L, Aguilar E, Alieva M, Rubio N, Bayes-Genis A, Blanco J. Bioluminescence imaging of cardiomyogenic and vascular differentiation of cardiac and subcutaneous adipose tissue-derived progenitor cells in fibrin patches in a myocardium infarct model. Int J Cardiol. 2013 Nov 15;169(4):288-95.
Per millorar encara més l'ús d'ATDPC cardíacs amb finalitats de regeneració cardíaca, hem desenvolupat un dispositiu que acondiciona electromecànicament aquestes cèl·lules en col·laboració amb l'equip del Dr. Bragós (Universitat Politècnica de Catalunya). Es va plantejar la hipòtesi que els estímuls electromecànics in vitro podrien beneficiar la integració i la retenció de cèl·lules en el cor. Un cop estimulades les cèl·lules electromecàniques, es van etiquetar de fluorescència, embebides en la fibrina i es van implantar a l'àrea infartada del cor del ratolí. El condicionament electromecànic de les cèl·lules va promoure un fenotip semblant a un cardiogènic in vitro, que va provocar la recuperació de la funció cardíaca i l'augment de la densitat dels vasos a la regió fronterera d'infart quan es va provar amb el model de ratolí. Les cèl·lules entrenades dins del pegat de fibrina implantat van migrar al teixit infartat subjacent. Per concloure, el acondicionament electro-mecànic síncron de les cèl·lules abans de l'implantació pot ser una alternativa preferible quan es consideren estratègies per a la reparació del cor després de l'infart de miocardi.
Llucià-Valldeperas A, Soler-Botija C, Gálvez-Montón C, Roura S, Prat-Vidal C, Perea-Gil I, Sanchez B, Bragos R, Vunjak-Novakovic G, Bayes-Genis A. Electromechanical Conditioning of Adult Progenitor Cells Improves Recovery of Cardiac Function After Myocardial Infarction. Stem Cells Transl Med. 2017 Mar;6(3):970-981.
Tot i la importància dels nostres resultats utilitzant el pegat de fibrina com a vehicle de cèl·lules terapèutiques i la diferenciació cel·lular en el teixit hoste, la regeneració completa dels òrgans no va ser ben assolit. Això suggereix la necessitat de plataformes terapèutiques més sofisticades que limiten la propagació de la zona infartada i eviten la remodelació excessiva del ventricle.