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domingo, 24 de julio de 2016

Regeneración muscular a partir de tejido porcino

Fuente: http://www.diariomedico.com/2016/07/21/area-cientifica/especialidades/traumatologia/regeneracion-muscular-a-partir-de-tejido-porcino


Una matriz con células derivadas de tejido porcino reforzaría la regeneración en lesiones musculares.


Los resultados de un estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Pittsburgh y del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa muestran una mejoría significativa en la fuerza y rango de movimiento, así como las pruebas para la regeneración del músculo esquelético, en 13 pacientes que fueron quirúrgicamente implantados con matrices biodegradables procedentes de tejido de cerdo para tratar lesiones musculares. Los pacientes no habían respondido al tratamiento convencional previo. Los hallazgos se publican en Regenerative Medicine.


Un total de 11 hombres y dos mujeres que habían perdido al menos el 25 por ciento de volumen y función musculares en la pierna o el brazo, se sometieron a un tratamiento físico individualizado entre 4 y 16 semanas.


Después, implantaron quirúrgicamente la matriz extracelular diseñada para rellenar las áreas de la lesión. Los participantes reanudaron la rehabilitación física durante un máximo de 24 semanas más.


A los seis meses del implante, los pacientes exhibieron una mejoría de media del 37,3 por ciento en la fuerza y el 27,1 por ciento en la funcionalidad, relevada en tareas de movimiento. Las imágenes mediante TC o RM también mostraron un aumento en la formación de tejido blando tras la operación en los 13 pacientes.


"En pacientes bien seleccionados, ahora ya tenemos un tratamiento disponible que contribuye a mejorar su función", dice Peter J. Rubin, catedrático de Cirugía Plástica de la Facultad de Medicina de Pittsburgh, y uno de los artífices de este estudio piloto.


Este trabajo parte de un estudio anterior, también llevado a cabo en la Universidad de Pittsburgh, en el que se trató a cinco varones con el implante de la matriz extracelular derivado de vejiga de cerdo. El músculo dañado, que en estos individuos se localizaba en la pierna, presentó signos de regeneración en tres de ellos.


Ahora, estos últimos resultados incluyen a pacientes con lesiones en diferentes miembros. Han empleado tres tipos diferentes de tejidos de cerdo para las matrices biodegradables; también se ha investigado en las células neurogénicas como componente del proceso de remodelado funcional, y se incluyen técnicas de imagen con TC y RM para evaluar el tejido muscular remodelado.


"Los diferentes tipos de materiales utilizados en la elaboración de la matriz funcionaron, lo cual es importante porque significa que es una propiedad genérica de estos materiales", dice Stephen F. Badylak, director adjunto del Instituto McGowan y autor del trabajo. "Antes de la cirugía, cada paciente se concentró en alcanzar su máximo rendimiento mediante terapia física. También se ha probado que es de crítica importancia, iniciar la rehabilitación 24 horas después de la intervención".



Mientras avanza la terapia celular en la regeneración de los músculos, un nuevo estudio aporta pistas sobre el control genético de la reparación muscular a lo largo de la vida. La revista Cell Reports publica el trabajo de científicos del Centro Médico Langone NYU y la Universidad de Colorado en Boulder, donde se expone que el gen que codifica a la proteína AUF1 tiene la llave del proceso por el que las células madre adultas regeneran el tejido muscular tras una lesión y en el envejecimiento.


Al desarrollar ratones sin el gen auf1, los investigadores comprobaron que se resentía la población de células troncales del músculo, lo que se podía revertir bloqueando la actividad de la proteína MMP9. Estas vías moleculares desveladas dan pie a una línea de investigación que podría ser útil para tratar lesiones traumatológicas o distrofia muscular.


sábado, 20 de febrero de 2016

New research shows young muscle stem cells can improve adult muscle regeneration

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2016-02-young-muscle-stem-cells-adult.html



Muscle stem cells both generate new muscle (shown here in green) and regenerate it after damage.






Scientists at Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (SBP) have found a key to enhancing repair of damaged muscle. In work published in Cell Reports, scientists describe why fetal muscle stem cells (MuSCs) are better at regenerating muscle compared to adult MuSCs. The research opens the door for new approaches to treat muscle diseases including muscular dystrophies, which affect approximately 50,000 people in the U.S., and muscle wasting associated with cancer and aging.




"We found that fetal MuSCs remodel their microenvironment by secreting specific proteins, and then examined whether that same microenvironment can encourage adult MuSCs to more efficiently generate new muscle. It does, which means that how adult MuSCs normally support muscle growth is not an intrinsic characteristic, but can be changed," explained Matthew Tierney, a graduate student at SBP and first author of the study.


The proteins that fetal MuSCs secrete are part of the extracellular matrix (ECM), the meshwork of strand-like proteins and starches that make up the structure of MuSCs' microenvironment. As fetal MuSCs mature into adult MuSCs, they take on different responsibilities and help change their microenvironment over time to support their distinct functions. Fetal MuSCs are geared toward creating new muscle, whereas adult MuSCs repair damaged muscle and self-replicate to sustain the pool of stem cells to mend future injuries.


In muscular dystrophies and muscle wasting, progressive degeneration overwhelms the regenerative capacity of adult MuSCs. The new study, showing that adult MuSCs living in a microenvironment with fetal characteristics are better at regenerating muscle, provides rationale for developing drugs that could trigger this transition.


"These results help explain the differences between the capacity of fetal and adult MuSCs to repair muscle. Such an understanding is urgently needed, as no treatments are yet available for muscular dystrophies and muscle-wasting disorders," stated Alessandra Sacco, Ph.D., associate professor in the Development, Aging, and Regeneration Program at SBP and senior author of the study.


"Our findings fit with the growing appreciation of the importance of a cell's structural and biochemical surroundings in influencing cellular behavior. Managing the microenvironment is an emerging approach to treat many diseases, from cancer to cardiovascular disease to neurodegeneration. We're excited about the implications of our research for treating muscle diseases, and look forward to applying our conclusions toward development of therapies."








Journal reference: Cell Reports

domingo, 28 de junio de 2015

UIC Barcelona y la Universidad de Lovaina regeneran músculo a partir de células madre de la pulpa dental

Fuente: http://www.immedicohospitalario.es/noticia/5956/uic-barcelona-y-la-universidad-de-lovaina-regeneran-musculo-a-partir-de-celulas-madre-de-la-pulpa-dental


Las células madre adultas de la pulpa dental DPPSC pueden ser una fuente celular muy importante para tratar muchas enfermedades musculares.










Un equipo de investigadores del Regenerative Medicine Research Institute de la Universitat Internacional de Catalunya (UIC Barcelona) y de la Katholieke Universiteit Leuven ha conseguido diferenciar células madre pluripotentes obtenidas a partir de la pulpa dental, llamadas DPPSC y patentadas por UIC Barcelona, hasta células del músculo liso y han estudiado su funcionalidad en el laboratorio y en ratones.


El músculo liso se encuentra en las paredes de los vasos sanguíneos y linfáticos, tractos digestivo y respiratorio, vejiga, útero, folículos pilosos de la piel y el músculo ciliar y el iris del ojo. Este tipo de músculos se encarga de los movimientos involuntarios del cuerpo, como los que ayudan a hacer circular el alimento a través del tracto digestivo, la sangre a través de vasos sanguíneos o el aire a través de los bronquios.


Las alteraciones en las funciones normales de las células del músculo liso, especialmente las de los vasos sanguíneos, influyen en un gran número de enfermedades, tales como la aterosclerosis, la hipertensión o el aneurisma. En este sentido, el Dr. Maher Atari, director del Regenerative Medicine Research Institute de UIC Barcelona, cree que “es necesario un mejor conocimiento de estas células para poder encontrar una cura para estas enfermedades. En este sentido, es muy interesante estudiar cómo estas células se diferencian y se convierten en funcionales, por lo que hay que encontrar un buen modelo celular para poder trabajar en el laboratorio”. Asimismo, el Dr. Maurilio Sampaolesi, director del Laboratory of Translational Cardiomyology de la Universidad de Lovaina, comenta que “las células madre adultas de la pulpa dental DPPSC pueden ser una fuente celular muy importante para tratar muchas enfermedades musculares”.




El Regenerative Medicine Research Institute de UIC Barcelona quiere contribuir al desarrollo de la medicina regenerativa a partir de la investigación con células madre adultas y descubrir o mejorar terapias y sistemas de diagnóstico encaminados a aliviar el sufrimiento humano producido por enfermedades crónicas y lesiones. El equipo de investigadores del Instituto ha establecido un protocolo para el aislamiento e identificación de células madre pluripotentes a partir de la pulpa dental (DPPSCs) con fenotipo similar a las células madre embrionarias. Estos resultados han sido protegidos mediante una patente española, actualmente en proceso de internacionalización. El Instituto se presentará en sociedad en Barcelona el próximo martes 30 de junio.


miércoles, 21 de enero de 2015

Logran el primer tejido muscular humano cultivado en laboratorio capaz de contraerse

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/12456/logran-el-primer-tejido-muscular-humano-cultivado-en-laboratorio-capaz-de-contraerse/es/



En un avance pionero que seguramente abrirá muchas puertas del progreso científico y tecnológico, unos investigadores han conseguido hacer crecer tejido de músculo esquelético que se contrae y responde como el tejido nativo frente a los estímulos externos, tales como pulsos eléctricos, señales bioquímicas y fármacos.




El equipo de Nenad Bursac y Lauran Madden, de la Universidad Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, empezó con una pequeña muestra de células humanas que ya habían progresado más allá del estado de células madre pero que aún no se habían convertido en tejido muscular. Expandieron estos precursores miogénicos en más de mil veces, y después los colocaron dentro de un andamio especial para crecimiento de tejidos celulares, provisto de un gel nutritivo que permitió a las células formar fibras musculares funcionales y alineadas.



La primera aplicación práctica de los tejidos musculares que se cultiven mediante este proceso será probar nuevos fármacos y estudiar enfermedades en músculo humano funcional, fuera del cuerpo humano, sin necesidad de recurrir a personas.



Vista microscópica de haces de fibras musculares humanas que han crecido en condiciones de laboratorio, teñidas para mostrar los patrones generados por las unidades musculares básicas y sus proteínas asociadas (en rojo), que son el sello identificativo del músculo humano.






De este modo, se podrán hacer pruebas ambiciosas para ensayos clínicos en una simple placa de Petri. Así, será factible probar la eficacia y seguridad de fármacos sin poner en peligro la salud del paciente y también reproducir las señales funcionales y bioquímicas de las enfermedades, en especial las raras y aquellas para las que resulta difícil recurrir a biopsias de músculo.






jueves, 15 de enero de 2015

Obtienen músculo esquelético capaz de contraerse

Fuente: http://www.tendencias21.net/Primer-musculo-de-laboratorio-que-se-contrae_a39366.html


Desarrollado con células madre en un andamio 3D servirá como banco de pruebas para ensayos clínicos.



Un equipo de investigadores de la Universidad de Duke (en EEUU) ha conseguido desarrollar por vez primera músculo esquelético que se contrae y que responde como un tejido natural a estímulos externos como pulsos eléctricos o productos farmacéuticos. Por esta característica, permitirá probar nuevos medicamentos e investigar enfermedades en músculos desarrollados fuera del cuerpo humano.




Vista microscópica de las fibras musculares humanas cultivadas en laboratorio, teñidas para mostrar los patrones que forman sus unidades musculares básicas y sus proteínas asociadas (en rojo), y que son característicos de los músculos humanos.





Un equipo de investigadores de la Universidad de Duke (en EEUU) ha conseguido desarrollar por vez primera músculo esquelético (músculo estriado que va unido al esqueleto humano) que se contrae y que responde como un tejido natural a estímulos externos (como pulsos eléctricos, señales bioquímicas o productos farmacéuticos). 


Este tejido cultivado en laboratorio podría permitir probar nuevos medicamentos e investigar enfermedades en músculos desarrollados fuera del cuerpo humano. 


"La belleza de este trabajo es que puede servir como banco de pruebas para ensayos clínicos", afirma Nenad Bursac, el bioigeniero al cargo de la investigación, en declaraciones publicadas por la Universidad de Duke. 


"Estamos trabajando para poner a prueba la eficacia y la seguridad de medicamentos sin poner en peligro la salud de los pacientes; así como para reproducir las señales funcionales y bioquímicas de las enfermedades, especialmente de las enfermedades raras y de aquellas en las que las biopsias musculares resultan complicadas", añade el investigador. 




Bursac y su colaboradora, Lauran Madden, utilizaron para su trabajo una pequeña muestra de células madre humanas en un estadio de desarrollo avanzado, pero que aún no se habían convertido en tejido muscular (las células madre son aquellas capaces de diferenciarse en cualquier tipo de tejido). 


Los científicos propiciaron la proliferación de estas primeras células o "precursores miogénicos" (las multiplicaron por más de 1.000), y luego las ubicaron a todas ellas en un “andamio”; una estructura de tres dimensiones que estaba llena de un gel nutritivo. Dicho gel ayudó a las células a formar fibras musculares alineadas y funcionales.





Madden sometió a continuación este “músculo” resultante a una batería de pruebas, con el fin de determinar hasta qué punto se parecía al tejido muscular humano. 


Constató que el músculo de laboratorio se contraía con firmeza en respuesta a estímulos eléctricos, algo que hasta ahora no se había conseguido con músculos de este tipo. También demostró que las vías de señalización que permiten a los nervios activar los músculos estaban intactas y eran funcionales, en dicho músculo “artificial”. 


Por último, para averiguar si este podía ser utilizado como sustituto en pruebas médicas, los científicos analizaron su respuesta a una variedad de medicamentos, como las estatinas -que se usan para reducir el colesterol- y el clenbuterol, un fármaco indicado para el tratamiento de enfermedades respiratorias por su efecto broncodilatador. 


Dado que los efectos de los fármacos sobre el músculo de laboratorio coincidieron con los observados en pacientes humanos, queda demostrada su potencial utilidad para pruebas médicas.






Referencia bibliográfica: 

Lauran Madden, Mark Juhas, William E Kraus, George A Truskey, Nenad Bursac. Bioengineered human myobundles mimic clinical responses of skeletal muscle to drugs. eLife (2015). DOI: 10.7554/eLife.04885.

domingo, 16 de noviembre de 2014

Células madre 'dormidas': nueva vía regenerativa

Fuente: http://biotecnologia.diariomedico.com/2014/11/13/area-cientifica/especialidades/biotecnologia/investigacion/celulas-madre-dormidas-nueva-via-regenerativa


Un grupo del Instituto Pasteur examina cómo forjan su identidad las células madre del músculo y los mecanismos de autorrenovación y diferenciación.



Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo del Instituto Pasteur.







Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo y Células Madre del Instituto Pasteur, ha estado en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) para presentar sus trabajos en terapia celular y medicina regenerativa. Su grupo trata de identificar los mecanismos que regulan la formación y regeneración de tejidos durante el desarrollo embrionario, el crecimiento y la etapa adulta. En 2012 supimos de sus avances a través de Nature Communications, cuando puso de relieve que las células madre en el músculo pueden modificar su metabolismo y entrar en un estado latente que les permite sobrevivir hasta 17 días después de la muerte del organismo, conservando su capacidad regenerativa.


Él mismo nos pone en antecedentes: "El descubrimiento de las células madre dormidas (Cell 2012) mostró que las células madre musculares se hallan en diferentes estados de quiescencia en los músculos en reposo. Algunas están en profundo sueño (durmientes) con baja actividad metabólica, y otras se hallan en quiescencia regular, despertándose más fácilmente para reparar tejidos dañados".



Más tarde (Nature Communications, 2012) Tajbakhsh mostraría que en el tejido post-mortem, debido al fuerte estrés ambiental, las células madre musculares permanecen latentes, un hallazgo que abriría nuevas posibilidades al trasplante de médula ósea en leucemias y otras enfermedades sanguíneas.


Así las cosas, ¿qué ha traído de nuevo el experto a la arena de la miogénesis regenerativa? "Por una parte, hemos sido capaces de caracterizar la heterogeneidad del músculo. Sorprendentemente, no todas las células madre musculares son iguales. Las que están en la cabeza, las extremidades y el tronco son reguladas por diferentes genes cuando nacen". Esta rúbrica embrionaria (Developmental Cell, 2009) pronosticaría en qué medida la mayoría de las miopatías afectan sólo a algunos músculos, mientras que otros escapan. 



"Por otra parte, en un estudio publicado en Cell Reports este año revelamos que podemos instalar células madre en micropatrones diseñados artificialmente que imitan los microambientes simétricos o asimétricos de división celular. Esto es, manipulando el ambiente y genes específicos podemos regular la suerte de las células madre".


En otros dos trabajos, Tajbakhsh dedujo que la señalización de Notch, y su mediadora Rbpj, mantienen las células madre musculares en estado quiescente. "Si inactivamos la vía de señalización, las células se despiertan y se diferencian".


La cuestión de fondo es la limitación de la función de las células madre tanto en las miopatías como en el envejecimiento: "No está claro si el medio ambiente, las propiedades intrínsecas de las células madre, o ambos, están comprometidos en estas situaciones. Nuestro esfuerzo se concentra en caracterizar mejor las células madre".


jueves, 2 de octubre de 2014

Researchers working to regenerate heart and nerve cells

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2014-09-regenerate-heart-nerve-cells.html


Under a microscope inside a lab at UT Southwestern Medical Center, a dish of cells pulsates with the rhythm of a human heart.


Days ago, these building blocks of heart muscle had a different identity altogether: They were scar-forming cells that proliferate in the wake of a heart attack and weaken the organ's ability to pump blood.


Researchers at UT Southwestern and other institutions may have found a way to reverse the damage that patients sustain from heart attacks, traumatic brain injuries and other conditions.


They accomplish this by converting a less desirable type of cell, such as a scar-forming cell, into a highly desirable one, such as a nerve cell, using a process known as direct reprogramming.


Most recent efforts to convert one cell type into another have relied on stem cells - immature versions of adult cells. But stem cells can be difficult to manipulate and have caused controversy because they are sometimes derived from embryos donated by fertility clinics.


Many scientists say direct reprogramming is a promising new approach to regenerative medicine - a field dedicated to curing disease by helping the body repair and regrow its own tissues.


In recent years, scientists have used the method to grow new brain cells, liver cells, pancreatic tissue and parts of the inner ear responsible for hearing loss.


Researchers hope to one day develop drugs that will enable patients' bodies to repair their own damaged organs, much the way a salamander can regrow its own heart and a python can double the size of its liver.


At UT Southwestern's new Hamon Center for Regenerative Science and Medicine, researchers are focused on cultivating heart and nerve cells.


The center, led by biologist Eric Olson, opened in May with a $10 million gift from the Hamon Charitable Foundation. Its areas of research include stem cells as well as direct reprogramming.


Olson hopes the center will help UT Southwestern attract top college graduates from around the U.S.



"Regenerative biology is one of the most popular majors," he says. "The center will give us a new tool to recruit some of the best students to Dallas."







Olson's career-long interest in how a single cell develops into the trillions that make up the human body led to his lab's current work.


"I wanted to understand how specialized cells were formed and how large sets of genes turned on and off during development," he said.


After pondering what cell type to focus on, Olson settled on muscle cells, because muscles make up 40 percent of our body mass and turn on thousands of genes as they develop.


The idea was that a deep understanding of one particular system could be applied more widely. It could also help scientists gain insight into how diseases develop when errors creep into the process.


Over the years, Olson's lab has uncovered several of the major genes that control muscle development.


Recent work from his lab has led to a promising approach to treating Duchenne muscular dystrophy, a congenital disease that causes muscles to progressively weaken and degenerate.


In the center's inaugural publication this month in the journal Science, Olson and his colleagues outlined a way to "edit" the gene abnormalities responsible for the disorder in a mouse and rectify the body's ability to grow healthy muscle.


Olson's lab extended its work into heart muscle cells in the early 1990s. At the time, Deepak Srivastava, then a postdoctoral researcher, was working in the lab.


"I was trained as a pediatric cardiologist and was interested in how the heart forms in the embryo and how that goes awry in human disease," says Srivastava, who now directs cardiac and stem cell research at the Gladstone Institutes and is a professor at the University of California San Francisco. The two went on to discover many of the genes that control heart development.


Using some of that research, Srivastava pioneered cardiac reprogramming several years later.


"We took the years of knowledge that our lab and other labs had developed about how nature normally makes a heart in the embryo and essentially redeployed those same methods in the adult heart," he says.


In a 2010 paper in the journal Cell, Srivastava showed that scar-forming cells known as fibroblasts could be converted into beating heart cells by adding just three ingredients. Those ingredients, proteins known as transcription factors, are master regulators that flip genes on and off. The genes involved are the same ones that direct heart formation in the womb.


In 2012, Srivastava and Olson, writing separate papers in the same issue of the journal Nature, showed that the process could be performed successfully in living mice.


Each group used a different combination of transcription factors to reprogram the cells, but both found that the technique improved heart function in the animals following a heart attack.






For the last two decades, stem cells have been virtually synonymous with regenerative medicine.


Scientists use them in many different ways. In one approach, researchers take a sample of skin, fat or bone marrow from a patient, convert the mature cells into their previous immature states, then reprogram them to form a new type of tissue.


In a second approach, scientists can extract stem cells from embryos and then convert them.


In clinical trials, researchers have also used a third approach: They have taken so-called adult stem cells from bone marrow and injected them into the heart, hoping the stem cells take on the properties of muscle cells.


Adult stem cells have had mixed results. "The reality is this has shown limited benefits after a decade of clinical trials," says Olson.


So far, researchers have tried direct reprogramming in mice and in human cells in a lab dish.


Chun-Li Zhang, a colleague of Olson's at the Hamon Institute, is using direct reprogramming to rebuild nerve cells, or neurons. He starts with glial cells, which reproduce in the brain and spinal cord following an injury and can form scars.


"Basically, these are the fibroblasts of the brain," he says.


In a series of papers published over the last year, Zhang and his colleagues reported generating new neurons from glial cells in mice following a traumatic brain or spinal cord injury. The lab is now investigating how much the new cells can contribute to the animals' recovery.





Most scientists who work on direct reprogramming are continuing their research on stem cells in parallel. "They each have advantages and disadvantages," says Srivastava.


George Daley, director of stem cell transplantation at Children's Hospital Boston and a past president of the International Society of Stem Cell Research, compared the effectiveness of the two methods in a paper published last month in the journal Cell.


Neurons and heart cells created using direct reprogramming "aren't as close to normal tissue as those generated from stem cells," he said.


Another advantage of using stem cells is that the process creates a lot more cells to work with than direct reprogramming.


"Right now, if you take a dish of fibroblasts in a lab and reprogram that dish, you can get maybe 10 percent of those cells to turn into heart muscle cells, and we'd like to improve that efficiency," says Olson.


Yet direct reprogramming, says Zhang, is more akin to true regeneration. "We design a way to help the tissue repair or regenerate itself," he says. Stem cells, by contrast, involve growing cells in a dish and then injecting them into patients.


The ultimate hope with direct reprogramming is that it will lead to a drug that will stimulate patients' bodies to heal themselves.


With both approaches, Food and Drug Administration-approved treatments are still at least several years away.


Srivastava is testing his direct reprogramming technique in pigs, whose hearts are closer in size to those of humans. The goal is to see if he can generate enough muscle to dramatically improve the heart's pumping ability.


If all goes well, he hopes to approach the FDA with a plan for clinical trials within two to three years.


"It's not inconceivable that we could know if this works in humans within the next five years," he says.






Journal reference: Cell Science


sábado, 20 de septiembre de 2014

Researchers discover a key to making new muscles

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-09/smri-rda090514.php


A new study finds that cyclic bursts of a STAT3 inhibitor can replenish muscle stem cells and promote their differentiation into muscle fibers. The findings are an important step toward developing and maintaining new muscle to treat muscle diseases.


This image depicts normal muscle (left) and muscle from Muscular Dystrophy (right).





Researchers at Sanford-Burnham Medical Research Institute (Sanford-Burnham) have developed a novel technique to promote tissue repair in damaged muscles. The technique also creates a sustainable pool of muscle stem cells needed to support multiple rounds of muscle repair. The study, published in Nature Medicine, provides promise for a new therapeutic approach to treating the millions of people suffering from muscle diseases, including those with muscular dystrophies and muscle wasting associated with cancer and aging.


There are two important processes that need to happen to maintain skeletal-muscle health. First, when muscle is damaged by injury or degenerative disease such as muscular dystrophy, muscle stem cells—or satellite cells—need to differentiate into mature muscle cells to repair injured muscles. Second, the pool of satellite cells needs to be replenished so there is a supply to repair muscle in case of future injuries. In the case of muscular dystrophy, the chronic cycles of muscle regeneration and degeneration that involve satellite-cell activation exhaust the muscle stem-cell pool to the point of no return.


"Our study found that by introducing an inhibitor of the STAT3 protein in repeated cycles, we could alternately replenish the pool of satellite cells and promote their differentiation into muscle fibers," said Alessandra Sacco, Ph.D., assistant professor in the Development, Aging, and Regeneration Program at Sanford-Burnham. "Our results are important because the process works in mice and in human muscle cells."


"Our next step is to see how long we can extend the cycling pattern, and test some of the STAT3 inhibitors currently in clinical trials for other indications such as cancer, as this could accelerate testing in humans," added Sacco.


"These findings are very encouraging. Currently, there is no cure to stop or reverse any form of muscle-wasting disorders—only medication and therapy that can slow the process," said Vittorio Sartorelli, M.D., chief of the Laboratory of Muscle Stem Cells and Gene Regulation and deputy scientific director at the National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS). "A treatment approach consisting of cyclic bursts of STAT3 inhibitors could potentially restore muscle mass and function in patients, and this would be a very significant breakthrough."




STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3) is a protein that activates the transcription of genes in response to IL-6, a signaling protein released by cells in response to injury and inflammation. Prior to the study, scientists knew that STAT3 played a complex role in skeletal muscle, promoting tissue repair in some instances and hindering it in others. But the precise mechanism of how STAT3 worked was a mystery.


The research team first used normally aged mice and mice models of a form of muscular dystrophy that resembles the human disease to see what would happen if they were given a drug to inhibit STAT3. They found that the inhibitor initially promoted satellite-cell replication, followed by differentiation of the satellite cells into muscle fibers. When they injected the STAT3 inhibitor every seven days for 28 days, they found an overall improvement in skeletal-muscle repair, and an increase in the size of muscle fibers.


"We were pleased to find that we achieved similar results when we performed the experiments in human muscle cells," said Sacco. "We have discovered that by timing the inhibition of STAT3—like an "on/off" light switch—we can transiently expand the satellite-cell population followed by their differentiation into mature muscle cells."




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This work was supported by US National Institutes of Health (NIH) grants P30 AR061303 and R03 AR063328 and the Sanford-Burnham Center to A.S., California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) Training grant TG2 001162 to T.A., an Italian Foreign Ministry (MAE) grant to L.L. and NIH grants R01AR056712, R01AR052779 and P30 AR061303 to P.L.P.





About Sanford-Burnham Medical Research Institute


Sanford-Burnham Medical Research Institute is dedicated to discovering the fundamental molecular causes of disease and devising the innovative therapies of tomorrow. Sanford-Burnham takes a collaborative approach to medical research with major programs in cancer, neurodegeneration and stem cells, diabetes, and infectious, inflammatory, and childhood diseases. The Institute is recognized for its National Cancer Institute-designated Cancer Center, its NIH-designated Neuroscience Center Cores, and expertise in drug discovery technologies. Sanford-Burnham is a nonprofit, independent institute that employs more than 1,000 scientists and staff in San Diego (La Jolla), Calif., and Orlando (Lake Nona), Fla. For more information, visit us at sanfordburnham.org.



Sanford-Burnham can also be found on Facebook at facebook.com/sanfordburnham and on Twitter @sanfordburnham.

domingo, 14 de septiembre de 2014

Researchers develop novel technique to promote tissue repair in damaged muscles

Fuente: http://www.news-medical.net/news/20140908/Researchers-develop-novel-technique-to-promote-tissue-repair-in-damaged-muscles.aspx


Researchers at Sanford-Burnham Medical Research Institute (Sanford-Burnham) have developed a novel technique to promote tissue repair in damaged muscles. The technique also creates a sustainable pool of muscle stem cells needed to support multiple rounds of muscle repair. The study, published in Nature Medicine, provides promise for a new therapeutic approach to treating the millions of people suffering from muscle diseases, including those with muscular dystrophies and muscle wasting associated with cancer and aging.

There are two important processes that need to happen to maintain skeletal-muscle health. First, when muscle is damaged by injury or degenerative disease such as muscular dystrophy, muscle stem cells-or satellite cells-need to differentiate into mature muscle cells to repair injured muscles. Second, the pool of satellite cells needs to be replenished so there is a supply to repair muscle in case of future injuries. In the case of muscular dystrophy, the chronic cycles of muscle regeneration and degeneration that involve satellite-cell activation exhaust the muscle stem-cell pool to the point of no return.

"Our study found that by introducing an inhibitor of the STAT3 protein in repeated cycles, we could alternately replenish the pool of satellite cells and promote their differentiation into muscle fibers," said Alessandra Sacco, Ph.D., assistant professor in the Development, Aging, and Regeneration Program at Sanford-Burnham. "Our results are important because the process works in mice and in human muscle cells."

"Our next step is to see how long we can extend the cycling pattern, and test some of the STAT3 inhibitors currently in clinical trials for other indications such as cancer, as this could accelerate testing in humans," added Sacco.

"These findings are very encouraging. Currently, there is no cure to stop or reverse any form of muscle-wasting disorders-only medication and therapy that can slow the process," said Vittorio Sartorelli, M.D., chief of the Laboratory of Muscle Stem Cells and Gene Regulation and deputy scientific director at the National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS). "A treatment approach consisting of cyclic bursts of STAT3 inhibitors could potentially restore muscle mass and function in patients, and this would be a very significant breakthrough."



STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3) is a protein that activates the transcription of genes in response to IL-6, a signaling protein released by cells in response to injury and inflammation. Prior to the study, scientists knew that STAT3 played a complex role in skeletal muscle, promoting tissue repair in some instances and hindering it in others. But the precise mechanism of how STAT3 worked was a mystery.

The research team first used normally aged mice and mice models of a form of muscular dystrophy that resembles the human disease to see what would happen if they were given a drug to inhibit STAT3. They found that the inhibitor initially promoted satellite-cell replication, followed by differentiation of the satellite cells into muscle fibers. When they injected the STAT3 inhibitor every seven days for 28 days, they found an overall improvement in skeletal-muscle repair, and an increase in the size of muscle fibers.

"We were pleased to find that we achieved similar results when we performed the experiments in human muscle cells," said Sacco. "We have discovered that by timing the inhibition of STAT3-like an "on/off" light switch-we can transiently expand the satellite-cell population followed by their differentiation into mature muscle cells."





sábado, 14 de junio de 2014

Investigan una nueva forma de regeneración muscular mediante células madre

Fuente: http://www.diariomedico.com/2014/05/01/area-cientifica/especialidades/anatomia-patologica/investigan-forma-regeneracion-muscular-celulas-madre


Según un estudio publicado en Science Transnational Medicine, los doctores Stephen Badylack y Brian Sicari de la Universidad de Pittsburg han desarrollado junto a su equipo una técnica diferente de células madre que no involucra las células madre añadidas, sino que utiliza la matriz extracelular (ECM) de cerdos para conseguir que las células madre se conviertan en células musculares.

Después de que el método ECM funcionase en roedores con las extremidades posteriores lesionadas, los investigadores lo probaron en humanos que habían perdido entre un 58 y un 90 por ciento del músculo de las extremidades. Probaron la técnica en 5 pacientes varones en quienes la cirugía y la terapia física no había resultado exitosa.

Antes de la cirugía, todos los pacientes completaron un programa de terapia física con una duración de doce a dieciséis semanas que se centró especialmente en sus déficits funcionales. Después de esta terapia, sin aparentes signos de mejora, cada paciente pasó al procedimiento de la colocación quirúrgica de una matriz ECM. Los investigadores eliminaron el tejido dañado en estos pacientes e insertaron el material ECM. Cada paciente retomó inmediatamente su terapia física de cinco a veintitrés semanas y el éxito fue determinado tras un incremento del 25 por ciento a la hora de realizar sus habilidades en tareas cotidianas en 3 de los 5 pacientes.

Tras analizar las imágenes extraídas de resonancia magnética y tomografía computerizada del músculo tratado, los investigadores observaron la formación del tejido denso en el lugar de la implantación seis meses después de la cirugía. Después del implante, el material de la matriz se degrada y actúa como un dispositivo que atrae las células madre en el lugar de la lesión. Estas células madre maduran en las células musculares, permitiendo el desarrollo de un tejido nuevo y sano. Todos los pacientes afirmaron haber obtenido una mejora en su calidad de vida.

domingo, 8 de junio de 2014

Por fin un tratamiento eficaz para la pérdida muscular traumática

Fuente: http://www.abc.es/salud/noticias/20140501/abci-regeneracion-muscular-andamio-201404301743.html


A través de un biomaterial, un equipo de investigadores ha logrado promover la formación de músculo en cinco personas que por distintos motivos -accidente de tráfico, lesión deportiva, heridas de guerra, etc.- había perdido masa muscular y no habían podido regenerarla. Es la primera vez que se logra en pacientes con pérdida de músculo volumétrica y supone un paso «enorme» para el tratamiento de la pérdida muscular, para la que actualmente no hay opciones curativas.

Los investigadores, después de probar su hipótesis en un modelo de roedor con pérdida de músculo volumétrica, implantaron quirúrgicamente en cinco pacientes una matriz extracelular derivada de cerdo en las zonas en las que se había producido la pérdida de músculo. El objetivo de esta especie de «andamio matricial acelular» no únicamente para rellenar el defecto, sino también «reclutar las células madre del paciente para que se convirtieran en células musculares y, por tanto, para regenerar el tejido», explica Stephen Badylak, del Instituto de Medicina Regenerativa de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.).

Los resultados de este trabajo, que se publican en «Science Translational Medicine», representan una nueva opción de tratamiento para los pacientes que sufren de pérdida de músculo volumétrica, reconocen los investigadores.

«El problema de la pérdida de masa muscular volumétrica es que hay apenas tratamientos», subraya Badylak que explica que cuando se pierde mucho músculo, la lesión es «demasiado grande para que se regenere mediante los procesos de restauración normales». Además, clínicamente causa un déficit funcional importante porque se suele producir en las extremidades por lo que, dependiendo de qué grupo muscular esté involucrado, los pacientes sufren diferentes grados de disfunción.




En este trabajo los cinco pacientes presentaban diferentes tipos de lesión que afectaba a distintos grupos musculares, aunque todos ellos en las extremidades inferiores -tres de los pacientes estaban en el ejército -dos tenían lesiones en las piernas por una bomba y el otro tenía una lesión muscular en una pierna inducida por el ejercicio-, y los otros dos pacientes eran civiles con lesiones musculares en la pierna por accidentes de esquí-. Y los resultados, destaca el investigador, muestran que «se ha desarrollado un método eficaz para restaurar el músculo funcional en las zonas lesionadas, en todas. Es decir, significa que se ha generado nuevo tejido muscular funcional enervado y vascularizado mediante una terapia que no precisa el injerto celular: tan solo un andamio para que las células del propio paciente puedan regenerarse».


Este dato, apunta, es especialmente relevante porque, el hecho de no precisar el uso de células, de cualquier tipo, simplifica en gran medida los obstáculos regulatorios y también el coste de la terapia. Sin embargo, aclara el investigador, «esto no quiere decir que las células no estén involucradas». En concreto, explica el responsable de la investigación preclínica, Brian Sicari, «lo que hemos hecho es utilizar un andamio acelular para reclutar células madre del propio paciente». Y explica Badylak: «la degradación del material que se implanta, el andamio biológico, se produce por lo que se denomina quimiotaxis; es decir, la degradación la llevan a cabo las células madre endógenas del cuerpo y debido a este proceso se liberan los materiales degradados -péptidos- que sirven como un dispositivo de rastreo para que las células madre del propio paciente se ubiquen en el lugar de la lesión y se transformen en células musculares en el lugar apropiado de los tejidos».




Por su parte, J. Peter Rubin, responsable de la parte clínica, señala que este tipo de lesiones son frecuentes debido a accidentes laborales, pero también de circulación. «Y el problema es que no hay apenas opciones terapéuticas y la mayoría de ellas tienen importantes limitaciones». Entonces se pensó en la posibilidad de injertar un ‘andamio’ para los músculos, para que, cuando se aplicara la «terapia física, los músculos tuvieran un lugar hacia donde dirigirse». Muchos de estos andamios se emplean en otras cirugías -hernias, reconstrucción mamaria, etc.- y han demostrado ser seguros. Y gracias a este trabajo, señala, «sabemos que es una opción segura y eficaz».


Los pacientes incluidos en el trabajo habían sufrido una lesión hacía unos 6 a 13 meses, periodo en el que habían padecido innumerables cirugías y pérdida de masa muscular –entre el 58 y el 90 por ciento de los músculos de las extremidades-. «Este dato es importante, porque hemos visto que cuanto menor tiempo haya transcurrido entre la lesión y el tratamiento, mayor será la recuperación». No obstante, en este trabajo, señala Rubin, «hemos trabajado con pacientes en los que ningún tratamiento había resultado eficaz». Eso sí, advierte Badylak, lo pacientes fueron sometidos a la rehabilitación agresiva, al igual que lo hacían antes de la cirugía, en un plazo de 24 a 48 horas después de la cirugía. Al finalizar el seguimiento, todos los pacientes reportaron una mejor calidad de vida, pero además los investigadores midieron una mejora funcional del 25% en 3 de los 5 pacientes.

En cuanto a si este tipo de tratamiento podría servir para pacientes con algún defecto genético, como la distrofia muscular, Rubin reconoce que no sería eficaz. «Y la razón es porque sólo reemplazaría el tejido enfermo con más tejido enfermo».

Y aunque los investigadores reconocen que se trata de un pequeño número de pacientes, son optimistas con la aproximación y esperan incluir a más personas en breve.