Efecto de las células estromales mesenquimales sobre el injerto hematopoyético en modelos experimentales de trasplante autólogo
Author
Fernández García, MaríaEntity
UAM. Departamento de Biología Molecular; Centro de Investigaciones energéticas, medio ambientales y tecnológicas (CIEMAT); Centro de Investigaciones Biomédicas en red de enfermedades raras (CIBERER); Instituto de Investigación Sanitaria Fundación Jiménez Díaz (IIS-FJD)Date
2016-01-22Funded by
Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea (Proyecto PERSIST; Ref 222878); Ministerio de Economía y Competitividad (Proyectos SAF 2012-39834); Fondo de Investigaciones Sanitarias, Instituto de Salud Carlos III (RETICS-RD06/0010/0015; RD12/0019/0023); Dirección General de Investigación de la Comunidad de Madrid (Proyecto CellCAM; Ref S2012/BMD-2420); Instituto de salud Carlos III (Proyectos PS09/01026 y PI13/01954)Subjects
Trasplantes - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Letras, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 15-01-2016Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 22-07-2017
Abstract
Distintos estudios han mostrado que las células estromales mesenquimales (MSCs) facilitan el injerto hematopoyético en trasplantes xenogénicos y alogénicos, habiéndose sugerido que tal efecto está mediado por los efectos inmunosupresores de estas células. En este trabajo se ha estudiado el efecto de las MSCs sobre el injerto de células madre hematopoyéticas (CMHs) en un contexto autólogo utilizando un modelo de ratón. Así, se ha demostrado que la co-infusión de MSCs derivadas de tejido adiposo (Ad-MSCs) con un número reducido de progenitores hematopoyéticos con fenotipo linaje-, Sca-1+, c-Kit+ (LSK) mejora el injerto hematopoyético tanto a corto como a largo plazo en receptores acondicionados con una dosis submieloablativa de radiación. Este efecto fue dependiente de la dosis de MSCs y asociado a un aumento del homing de las células LSK a la médula ósea de los receptores. Además, se ha demostrado que el efecto beneficioso de las MSCs sobre el injerto hematopoyético era dependiente de la co-infusión simultánea de las Ad-MSCs con las células LSK. Este resultado y la observación de que las células LSK interaccionan rápidamente con las MSCs, sugieren que el efecto de las MSCs sobre el injerto hematopoyético requiere el contacto directo entre las células LSK y las Ad-MSCs. Con el fin de aproximarnos a un modelo de relevancia clínica, se realizaron experimentos en los que se trasplantaron células LSK de donantes sanos (WT) en ratones receptores con anemia de Fanconi A (Fanca-/-). En estos experimentos, la infusión de dosis bajas de células LSK WT (1.500) en ratones Fanca-/- se asoció a un 30% de fallo de injerto. Sin embargo, la co-infusión del mismo número de células LSK con 6x105 Ad-MSCs generó injertos significativos en todos los receptores. Por otra parte, la infusión de 1.500 o 3.000 LSK Fanca-/- en receptores Fanca-/-, se asoció a un 80% de fallo de injerto, siendo necesario infundir al menos 5.000 células LSK para reducir este fallo hasta el 30%. Posteriormente, se realizaron experimentos similares infundiendo entre 1.500 y 10.000 células LSK Fanca-/- corregidas genéticamente con un vector lentiviral terapéutico portador del gen FANCA, en receptores Fanca-/- acondicionados con 5 Gy. En estos experimentos, hasta el 80% de los receptores tuvieron fallos de injerto con las dosis más bajas de células LSK y alrededor del 30% con las dosis más elevadas. Llamativamente, la co-infusión de MSCs junto con las células LSK Fanca-/- corregidas facilitó el injerto de todos los receptores trasplantados. Estos resultados demuestran el potencial de las células Ad-MSCs para mejorar el injerto en un modelo relevante de terapia génica con riesgo de fallo de injerto. Different studies have proposed that mesenchymal stromal cells (MSCs) enhance the hematopoietic engraftment in xenogeneic and allogeneic HSC transplants. This effect is probably mediated by their immunosuppressive properties. In this work, the MSCs facilitating effect on HSC engraftment in an autologous context has been addressed, using a mouse transplantation model. We have demonstrated that the co-infusion of adipose tissue derived MSC (Ad-MSCs) with low numbers of HSCs with lineage-, Sca-1+, c-Kit+ phenotype (LSK cells) significantly improved both short- and long-term hematopoietic engraftment in recipients conditioned with submyeloablative irradiation (5Gy). This improvement was Ad-MSCs dose-dependent and associated to an increased homing of the LSK cells to the recipient’s bone marrow. Additionally, it was found that the increased HSC engraftment mediated by Ad-MSCs was dependent on the simultaneous co-infusion of LSK with Ad-MSCs. This result, and the observation that LSK cells rapidly interacted with MSCs, strongly suggest that the reported engraftment effects of MSCs require the direct contact of LSK and Ad-MSCs. With the aim of approaching to a clinically relevant model, similar experiments were conducted transplanting healthy donors’ LSK cells (WT-LSK) into Fanconi anemia A (Fanca-/-) recipient mice. In these experiments, the infusion of low numbers of WT LSK cells (1,500) into Fanca-/- recipients resulted in 30% of graft failure. However, when the same number of WT LSK cells was co-infused together with 6.105 Ad-MSCs, all the transplanted animals showed significant hematopoietic engraftments. On the other hand, the infusion of 1,500 or 3,000 Fanca-/- LSK cells in Fanca-/- recipients resulted in 80% of engraftment failure, and it was necessary to infuse 5,000 or 10,000 to reduce the engraftment failure to 30%. Later, similar experiments were performed transplanting 1,500 to 10,000 gene corrected LSK cells transduced with a therapeutic lentiviral vector that codifies for FANCA, into 5 Gy irradiated Fanca-/- recipients. In these experiments up to 80% of the recipients showed graft failure when the lowest doses of LSK cells were infused, and around 30% of graft failure was observed in the recipients transplanted with the highest doses of corrected LSK cells. Strikingly, Ad-MSCs co-infusion together with corrected Fanca-/- LSK cells resulted in the engraftment of all the recipients. Taken together, our results demonstrate the hematopoietic facilitating engraftment potential of Ad-MSCs in a clinically relevant model of hematopoietic gene therapy with a high risk of engraftment failure.
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