Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
1
prof. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.
Ústav experimentální biologie
Přírodovědecká fakulta MU
REGENERATIVNÍ MEDICÍNA I:
BUNĚČNÉ TERAPIE
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
2
Program přednášky:
Léčebné aplikace buněčné biologie:
▪ biologická léčba nádorových onemocnění
▪ genové terapie
Regenerativní medicína:
▪ zdroje pro regenerativní medicínu
▪ využití adultních a embryonálních SCs pro
buněčné terapie
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
3
BIOLOGICKÁ LÉČBA
NÁDOROVÝCH ONEMOCNĚNÍ
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
4
Využití monoklonálních protilátek = biologická léčba
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
5
Herceptin (trastuzumab)
▪ MoAb proti HER2 (= receptor pro EGF)
▪ protinádorová léčba: zablokování signální dráhy EGF
▪ HER2+ karcinom prsu, HER2+ metastatický
karcinom žaludku
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
6
Avastin (bevacizumab)
▪ MoAb proti VEGF (vascular endothelial growth factor)
▪ protinádorová léčba: inhibice angiogeneze
▪ kolorektální karcinom, karcinom plic, karcinom ledviny,
glioblastom
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
7
Protinádorové vakcíny
▪ klinické testy pro karcinomy prostaty, prsu,
vaječníků a kolorektální karcinomy
a) nádorové buňky pacienta + dendritické buňky →
vakcína rozpoznává a likviduje specificky buňky
nádoru
b) nádorové buňky pacienta pozměněny in vitro →
vyšší schopnost indukce imunitní odpovědi
Zvýšení imunitní odpovědi vůči nádoru
▪ odběr T-lymfocytů od pacienta s nádorem, jejich
pomnožení in vitro, reimplantace pacientovi
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
8
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
9
1. rozsev karcinomu vaječníků v
břišní dutině
2. odběr nádorové tkáně,
kultivace in vitro
3. inzerce genu pro GM-CSF
pomocí virového vektoru
4. inaktivace nádorových buněk
ozářením
5. reimplantace pozměněných
nádorových buněk → aktivace
imunitního systému vůči
buňkám nádoru
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
10
GENOVÉ TERAPIE
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
11
Terapie ex vivo (cell-based delivery):
▪ odběr buněk pacienta, kultivace, genetická
změna in vitro, pomnožení, reimplantace
▪ deficit ADA, familiární hypercholesterolémie
Terapie in vivo (gene drugs, direct delivery):
▪ aplikace vektoru do těla pacienta
(injekce, aerosolový sprej)
▪ cystická fibróza
Základní strategie léčby
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
12
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
13
ZDROJE PRO
REGENERATIVNÍ MEDICÍNU
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
14
= lékařské postupy, které umožňují tělu opravit,
nahradit nebo regenerovat poškozené nebo
nemocné buňky, tkáně a orgány
▪ buněčné terapie
▪ tkáňové a orgánové náhrady
▪ biomateriálové inženýrství
▪ produkce růstových faktorů
▪ transplantační medicína
REGENERATIVNÍ MEDICÍNA
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
15
▪ buněčné preparáty (cell-based therapy):
oprava tkáně transplantací zdravých buněk do místa
poškození
▪ náhrada ECM (scaffold-guided therapy):
porézní biodegradovatelný materiál, který slouží jako
"lešení" pro dárcovské zdravé buňky
▪ aplikace růstových faktorů (bioactive moleculeguided
therapy):
indukovaná proliferace a diferenciace buněk v
poškozené tkáni aplikací růstových faktorů
Často kombinace všech 3 strategií
3 základní strategie regenerace tkání
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
16
Možné zdroje buněk, tkání a orgánů
pro regenerativní medicínu:
▪ žijící dárci
▪ zemřelí (kadaverózní) dárci
▪ embrya a plody
▪ živočichové
▪ využití somatických a progenitorových buněk
▪ využití adultních kmenových buněk
▪ využití embryonálních kmenových buněk
▪ využití indukovaných pluripotentních buněk
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
17
▪ žijící dárce = osoba v příbuzenském nebo
nepříbuzenském vztahu k příjemci, která se
dobrovolně rozhodla darovat:
▪ párový orgán (ledvina)
▪ část orgánu (část jater, plic, pankreatu)
▪ tkáň, která regeneruje (kostní dřeň, krev)
▪ somatické buňky (kmenové, progenitorové)
▪ odběr nesmí způsobit zhoršení či ohrožení
zdravotního stavu nebo ohrozit život dárce
Odběry od žijícího dárce
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
18
▪ kadaverózní (mrtvý) dárce = dárce s prokázanou
smrtí mozku nebo nezvratnou zástavou krevního
oběhu
▪ dárce s "bijícím", resp. "nebijícím" srdcem
Odběr orgánů od kadaverózního dárce
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
19
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
20
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
21
Odběry od kadaverózních dárců v ČR:
▪ muskuloskeletální tkáně:
kostní štěpy, vazy, šlachy, fascie, chrupavka,
meniskus
▪ kožní tkáně:
dermoepidermální štěpy, kultivované keratinocyty
▪ chlopenní transplantáty
▪ oční tkáň:
rohovky, skléry
Zdroje tkání pro transplantace a výrobu derivátů
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
22
▪ Fakultní nemocnice v Hradci Králové
▪ Fakultní nemocnice v Motole (Praha)
▪ Národní centrum tkání a buněk (Brno)
Oprávnění k odběrům a k dalšímu zpracování buněk
a tkání od zemřelých dárců
(ČR = dle zákona o lidských tkáních a buňkách)
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
23
Rok: 2011 2012 2013 Celkem
Počet "dárců" tkání:
FN Motol 64 48 63 175
FN Hradec 15 24 14 53
NCTC Brno 29 304 231 564
Počet odběrů tkání:
FN Motol 108 85 117 310
FN Hradec 84 171 93 348
NCTC Brno 139 1444 264 1847
"Dárci" tkání: Odběry tkání:
FN Motol
FN Hradec
NCTC
FN Motol
FN Hradec
NCTC
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
24
VYUŽITÍ ADULTNÍCH
A EMBRYONÁLNÍCH
KMENOVÝCH BUNĚK
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
25
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
26
Definice FDA (Food and Drug Administration, USA):
▪ prevence, léčba, odstranění nebo zmírnění
onemocnění nebo poškození lidského organismu
aplikací autologních, allogeních nebo
xenogenních buněk, které byly zpracovány nebo
změněny ex vivo
▪ autologní buňky = buňky téhož organismu
▪ allogenní buňky = buňky jiného organismu
téhož živočišného druhu
▪ xenogenní buňky = buňky jiného živočišného
druhu
Buněčné terapie
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
27
Buněčné terapie při léčbě aterosklerózy
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
28
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
29
Transplantace kostní dřeně
▪ SCs hematopoetické, SCs mesenchymální,
progenitorové buňky…
▪ leukémie, lymfomy, aplastické anémie, vrozené
metabolické poruchy
▪ přímá transplantace nebo separace
hematopoetických SCs
▪ klinicky využíváno od 60. let 20. století
▪ nedostatek vhodných dárců
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
30
SCs z pupečníkové krve (umbilical cord blood)
▪ možná alternativa k transplantaci kostní dřeně
▪ menší riziko komplikací při transplantaci od
nepříbuzných dárců - tzv. GVHD (graft-versus-host
disease)
▪ nižší nároky na příbuznost dárce
▪ nevýhodou relativně málo SCs v odebraném
materiálu (řešení: možnost kombinace)
▪ darování vs. archivace pro vlastní potřebu
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
31
▪ neziskový projekt:
Banka pupečníkové krve
www.bpk.cz
▪ ÚHKT Praha
▪ darování pupečníkové krve
při porodu pro potřeby
ostatních pacientů (děti s
hematologickými
malignitami - malý objem
získané krve)
Banking pupečníkové krve
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
32
Banky pupečníkové krve pro soukromé použití
▪ komerční princip (poplatky za odběr a skladování)
▪ cena za odběr cca 20 tis. Kč, roční skladování cca
500 Kč
▪ velmi nejisté možnosti použití (i v budoucnu)
▪ problém vzorků ve zkrachovalých biobankách
ČR – původně (od 2009 pozastaveno):
▪ Cord Blood Center, Archiv buněk / Cryo-Save
Aktuální seznam platných povolení - SÚKL
Banking pupečníkové krve
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
33
http://www.cordbloodcenter.cz/
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
34
"Zde se neodvažujeme vůbec činit jakékoli odhady.
Můžeme pouze konstatovat, že je pravděpodobné, že
zárodečné buňky z pupečníkové krve bude možné
diferencovat na buňky produkující inzulín, buňky
mozkové tkáně, srdeční buňky a pravděpodobně i na
mnohé jiné. Kdyby jen část těchto experimentálních
výsledků pronikla v následujících letech do praxe, dovede
si i čtenář sám udělat obraz o využitelnosti pupečníkové
krve ... Zda se tak stane, to dnes nikdo nemůže s
určitostí říci. Problém je, že když čekáte dítě, musíte se
rozhodnout již nyní. Odebrat a uschovat pupečníkovou
krev je možné jenom při narození dítěte."
(www.cordbloodcenter.com, 2008)
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
35
Terapeutický potenciál lidských ASCs
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
36
Využití myších a lidských ASCs
pro regeneraci srdeční svaloviny
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
37
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
38
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
39
První klinická studie s využitím lidských ESCs
▪ leden 2009 – schváleno FDA
▪ využití hESCs pro léčbu poškození míchy
▪ Geron Corporation
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
40
Geron Phase I Clinical Trial
▪ GRNOPC1:
Geron's hESC-Derived Oligodendrocyte
Progenitor Cells
▪ využití hESCs pro léčbu poškození míchy
Preklinické testy na hlodavcích
▪ dobré výsledky na testy toxicity i na tvorbu
teratomů (pouze benigní cysty v místě
poškození)
▪ žádná migrace buněk mimo nervový systém
▪ žádná imunitní odpověď vůči GRNOPC1
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
41
Výsledky preklinických testů na krysách
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
42
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
43
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
44
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
45
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
46
Druhá klinická studie s využitím lidských ESCs
▪ listopad 2010 – schváleno FDA
▪ využití hESCs pro léčbu poškození Stargardtovy
makulární dystrofie
(nejčastější forma makulární degenerace u dětí,
neléčitelná, příznaky: 8-10 let, slepota: 30 let)
▪ ATC (Advanced Cell Technologies)
▪ retinal pigment epithelium (RPE) cells
http://www.advancedcell.com/
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
47
STEM CELLS 2009;27:2126–2135
www.StemCells.com
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
48
Advanced Cell Technologies:
2 klinické studie s využitím lidských ESCs
▪ Sub-retinal Transplantation of hESC Derived
RPE(MA09-hRPE)Cells in Patients With Stargardt's
Macular Dystrophy
▪ Safety and Tolerability of Sub-retinal
Transplantation of hESC Derived RPE (MA09-hRPE)
Cells in Patients With Advanced Dry Age Related
Macular Degeneration (Dry AMD)
▪ 4 kohorty, v každé 3 pacienti - rozdílné počty
transplantovaných buněk (50 – 200 tisíc)
▪ zahájení: duben 2011, ukončení: 2013
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
49
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
50
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
51
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
52
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
53
Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 09 / 24.4.2017
54