Aplicaciones del cultivo celular en odontología / Applications of cell culture in dentistry

Las ciencias básicas, la medicina oral y los nuevos avanzces en biotecnología y bioinformática constituyen un gran campo de investigación dentro de la odontología actual. En este sentido, dichos avances están proporcionandoun nuevo conjunto de estrategias terapéuticas para el manejo clínico de los pacientes con dolencias dentales y craneofaciales. Es importante destacar que las disciplinas relacionadas con las ciencias básicas, la medicina oral, la biotecnología y la bioinformática, han contribuido de manera trascendental al entendimiento de la fisiología y lasdiversas patologías que afectan las condiciones de normalidad del sistema bucal. La ingeniería tisular se considera como un enfoque prometedor para la odontología regenerativa, con el objetivofinal de reemplazar morfológica y funcionalmente los tejidos periodontales y/o los dientes perdidos a través dela síntesis in vitro de sustitutos análogos tisulares, considerando que el diente y las estructuras periodontales son importantes órganos del complejo craneofacial, los tratamientos utilizados para las enfermedades que los afectan no lo restauran completamente. La odontología clínica está incursionando en una nueva era en donde el enfoque terapéutico es el uso de terapia génica, terapia celular, ingeniería tisular y lamedicina regenerativa, ampliando el arsenal de posibilidades para nuestros pacientes. Una línea de investigaciónfundamental en ingeniería tisular y medicina regenerativa son las células madres. Como parte de los nuevos avances de la odontología a nivel mundial, científicos e investigadores del mundo aplican la bioingeniería para lograr reconstrucciones maxilofaciales,regeneraciones óseas y reconstrucciones de piezas dentales a partir de células madre como parte de tratamientos inovadores...

[Muscle-derived stem cell therapy for stress urinary incontinence]. / Células madre derivadas de músculo para la incontinencia urinaria de esfuerzo.

The knowledge of the urinary effort incontinence (UEI) has increased, giving like result an ample range of different therapeutic options available. The middle urethra and external urethral sphincter are the focus in management of UEI. Stem cells therapy for the regenerative repair of the deficient sphincter has been the leading research of incontinence. Obtaining autologous myoblasts and fibroblasts of skeletal muscle-biopsies, cultivating them and transplanting them after its differentiation, into the external urethral sphincter it warns a new concept in the treatment of the incontinence. Instead of using heterologous materials such as synthetic mesh (slings) or bulking agents (collagen, silicone, etc); we now have the potential to restore function with the use of autologous stem cells.

Autologous transplantation of adult adipose derived stem cells into rabbit urethral wall.

INTRODUCTION AND HYPOTHESIS: A study was carried out to evaluate the feasibility of autologous adipose derived stem cells (ADSC) transplantation into female rabbits' urethra walls as an alternative to intrinsic urethral regeneration. METHODS: Inguinal fat pad of 12 New Zealand adult female rabbits were harvested and processed to obtain stromal vascular fraction (SVF). The SVF were platted to isolate ADSC. Before urethral injection, cells were labeled with DiI marker. The urethra wall was injected with 1 x 10(7) autologous cells or saline (sham). The urethra was harvested at 2, 4, and 8 weeks to identify DiI-labeled cells. RESULTS: At 2 and 4 weeks, the ADSCs create a nodule localized in the urethral sub-mucosa. At 8 weeks, the ADSCs spread and integrated with the urethra wall from the initial injection site. CONCLUSION: This is the first study to demonstrate a successful autologous ADSCs transplantation. It confirms that ADSCs can survive and integrate within the urethral wall.

Artículos de revisión: cultivos de expansión ex vivo de células madre a partir de sangre de cordón umbilical / Reviews: hematopoietic stem cell, ex vivo expansion from umbilical cordon blood

El éxito en el enfrentamiento a las hemopatías malignas depende de la erradicación de los clones tumorales por medio de la quimioterapia y la radioterapia. Sin embargo, en determinados pacientes la capacidad de curación se muestra limitada, y se requiere la sustitución de la función medular dañada por una nueva hematopoyesis sana, a través del trasplante de médula ósea (TMO). Este tipo de terapia celular puede contar ahora con donantes alternativos obtenidos a partir de la sangre de cordón umbilical (SCU) almacenada en bancos creados en varios países. Se ha comprobado la necesidad de promover un implante más rápido que disminuya la morbimortalidad relacionada con el procedimiento y permita la generalización de su uso, y se han propuesto estrategias basadas en la expansión de las células progenitoras hematopoyéticos (CPH) ex vivo, en cultivos a partir de SCU, lo que permite su uso en trasplantes con bajo contenido celular, y para diferenciar células pertenecientes a diferentes linajes hematopoyéticos, e incluso tejidos, con diferentes objetivos: trasplante hematopoyético, soporte de la recuperación a corto plazo, inmunoterapia, terapia génica, y diferenciación a tejidos mesenquimales. En esta revisión se explica cómo, de un producto habitualmente desechado, la SCU se ha convertido en una fuente de gran interés científico por la facilidad de su colecta, la fuente "ilimitada" de donantes, la calidad biológica de sus células madre cercanas a la época embrionaria y fetal del desarrollo, y la posibilidad de un uso amplio en diferentes estrategias de expansión ex vivo para terapia celular.

[Results of the experimental repair of osteochondral lesions in a pig model using tissue engineering]. / Resultados en la reparación experimental de lesiones osteocondrales en un modelo porcino mediante ingeniería de tejidos.

OBJECTIVE: To repair experimental osteochondral knee lesions in pigs using tissue engineering. MATERIAL AND METHODS: Eight 40-kg pigs underwent surgery. Cartilage and periosteal biopsies of their control knee were taken. Cartilage and periosteal cells were independently isolated, cultured and seeded in biodegradable PGA and PLA polymers that were fixed on the bottom of an osteochondral defect in the pig's experimental knee, with bioabsorbable Mitek implants. Four months later the pigs were sacrificed and the knees were analyzed with nuclear magnetic resonance imaging (NMRI), macroscopic assessment, histology, electron microscopy (EM), scanning electron microscopy (SEM) and SEM element analysis. RESULTS: All the defects were filled with cartilage-like tissue according to the NMRI evaluation and the visual examination. Hyaline-like cartilage was obtained in 3 defects and fibrocartilage in 5. The EM showed chondrocytes in the repair tissue. The SEM showed appropriate integration to the bone and the surrounding tissue. SEM element analysis showed sulphurized matrix attached to the bone with calcium and phosphates as predominant elements. DISCUSSION: Tissue engineering enabled the production of tissues similar to normal ones. The polymer fixation system was effective.

Fibroblastos geneticamente modificados para estimular angiogênese e vasculogênese em miocárdio isquêmico / Transplantation of genetically modified cardiac fibroblasts to induce angiogenesis and vasculogenesis in ischemic myocardium

Este trabalho avaliou o efeito de fibroblastos cardíacos (FC) modificados geneticamente para produzir VEGF (vascular endothelial growth factor) e/ou em conjunto com IGF-1(insulin -like growth factor) associados a um biopolímero de fibrina na indução de angiogênese, vasculogênese e melhora de função em miocárdio isquêmico. Em experimentos preliminares demonstramos que 106 FC modificados pelo AdRSVLacZ expressam o transgene na parede livre do ventrículo esquerdo de ratos Lewis por até 45 dias. Primeiro, o tratamento dos diversos grupos foi feito e 7 dias após, os animais foram submetidos à isquemia por 45 minutos seguida de reperfusão. 21 dias depois, a proteína humana VEGF e a densidade capilar apresentaram aumento no grupo VEGF (proteína humana VEGF: 1209,6±11,4 vs. Veículo 123,1±5,2; Célula 104,2±7,4 e Null 73,2±2,4 células positivas/campo, p< 0,01 e densidade capilar: 543,8 ± 52,1 vs. 349,2 ± 0,9, 288± 19,0 e 245 ± 2,6 capilares/mm2, p< 0,01). A imunofluorescência dupla-marcação para detecção de células endoteliais e células musculares lisas apresentou aumento no grupo VEGF sugerindo formação de vasos estruturados (45±3 vs. 10±2, 8±1 e 16±3, p<0,001) e a área de infarto foi reduzida no VEGF vs. VEÍCULO (3,0 ± 1,3% vs. 8,0 ± 0,8%, p< 0,05. Para testar o efeito terapêutico desta intervenção, um segundo estudo foi realizado com os grupos: VEÍCULO= controle, POLÍMERO = biopolímero de fibrina, CÉLULA, NULL, IGF-1, VEGF e IGF-1+VEGF. Os tratamentos foram realizados 24 horas após os animais terem sido submetidos à isquemia por ligadura permanente. Um mês depois, as proteínas humanas VEGF e IGF 1 apresentaram aumento significativo nos grupos VEGF, IGF-1 e IGF-1+VEGF, com *p=0,0001. Da mesma maneira, somente os grupos que receberam VEGF isoladamente ou associados a IGF-1 tiveram aumento do número de capilares e da densidade vascular e redução da porcentagem de colágeno...

The effect of modified cardiac fibroblasts (CF) expressing VEGF (vascular endothelial growth factor) and/or IGF-1 (insulin-like growth factor) associated to fibrin biopolymer to induce angiogenesis, vasculogenesis and improve cardiac function in ischemic cardiac tissue was tested. The direct injection of 106 CF genetically modified to express the reporter gene LACZ (AdRSVLACZ) indicated transgene expression up to 45 days. First, all groups were treated and 7 days later the animals were submitted to a 45 min cardiac ischemic injury. Twenty one days later VEGF protein and capillary density increased only in groups that received VEGF the groups: (VEGF protein: 1209.6±11.4 vs. VEHICLE: 123.1±5.2, Cell: 104.2±7.4 and Null: 73.2±2.4 positive cells/field, p< 0.01 and capillary: 543.8 ± 52.1 vs. 349.2 ± 0.9, 288± 19.0 and 245 ± 2.6 capillaries/mm2, p< 0.01). Merged image of immunoassaying for endothelial and smooth muscle cells specific markers, were significantly greater in VEGF group suggesting maturation of newly formed vessels (45±3 vs. 10±2, 8±1 and 16±3, p<0.001) and myocardial scar area was reduced in VEGF vs. VEHICLE (3.0 ± 1.3% vs. 8.0 ± 0.8%, p< 0.05). To test the therapeutic efficacy of this treatment, a second study was performed with groups: VEHICLE= control, POLYMER= fibrin biopolymer, CELL, NULL, IGF-1, VEGF and IGF-1+VEGF. Treatments were performed 24 hs following ligation of the descending coronary artery. After 4 weeks, VEGF and IGF-1 protein increased in IGF-1, VEGF and IGF-1+VEGF groups, p<0.0001. We observed only in VEGF groups an increase in capillary number and vascular density and reduction in myocardial collagen area (35,12 ± 7,05 vs. 31,28 ± 5,03 vs. 30,07 ± 6,21 vs. 25,89 ± 2,92 vs. 15,43 ± 2,02* vs. 16,07 ± 1,83%*, *p<0,05, to groups VEHICLE, POLYMER, CELL, NULL, IGF-1, VEGF, IGF-1+VEGF, respectively). The morphological and functional basal cardiac indices remained unchanged in all groups...

Simultaneous autologous transplantation of cocultured mesenchymal stem cells and skeletal myoblasts improves ventricular function in a murine model of Chagas disease.

BACKGROUND: Cellular transplantation is emerging as a promising strategy for the treatment of postinfarction ventricular dysfunction. Whether its beneficial effects can be extended to other cardiomyopathies remains an unexplored question. We evaluated the histological and functional effects of simultaneous autologous transplantation of co-cultured stem cells and skeletal myoblasts in an experimental model of dilated cardiomyopathy caused by Chagas disease, characterized by diffuse fibrosis and impairment of microcirculation. METHODS AND RESULTS: Wistar rats weighing 200 grams were infected intraperitoneally with 15 x 10(4) trypomastigotes. After 8 months, 2-dimensional echocardiographic study was performed for baseline assessment of left ventricle (LV) ejection fraction (EF) (%), left ventricle end-diastolic volume (LVEDV) (mL), and left ventricle end-systolic volume (LVESV) (mL). Animals with LV dysfunction (EF <37%) were selected for the study. Autologous skeletal myoblasts were isolated from muscle biopsy and mesenchymal stem cells from bone marrow aspirates were co-cultured in vitro for 14 days, yielding a cell viability of >90%. Eleven animals received autologous transplant of 5.4 x 10(6)+/-8.0 x 10(6) cells (300 microL) into the LV wall. The control group (n=10) received culture medium (300 microL). Cell types were identified with vimentin and fast myosin. After 4 weeks, ventricular function was reassessed by echo. For histological analysis, heart tissue was stained with hematoxylin and eosin and immunostained for fast myosin. After 4 weeks, cell transplantation significantly improved EF and reduced LVEDV and LVESV. No change was observed in the control group. CONCLUSIONS: The co-transplant of stem cells and skeletal myoblasts is functionally effective in the Chagas disease ventricular dysfunction.

Experimental model of cultured skin graft

Um dos modelos animais mais utilizados de auto-enxertia de queratinócitos cultivados é baseado em xeno-enxerto de queratinócitos humanos em rato atímico, um receptor imunologicamente neutro que atua como carreador biológico. Muitos fatos podem ser estudados nesse modelo que acontecem após o transplante sem os aspectos éticos do estudo clínico. A proposição do modelo experimental esta relacionada a sequência do transplante de pele parcial ou total como auto-enxerto ou xeno-enxerto, cultivado ou não, no dorso do rato atímico. O modelo apresenta a possibilidade do estudo in vivo do animal atímico, quando o estudo in vivo em anima nobili não é considerado ético. Isso permite a avaliação do xeno-enxerto de células humanas normais ou modificadas geneticamente modificadas cultivadas e a associação de células cultivadas e substitutes dérmicos, de enxertos compostos e de auto-enxerto.

Transplant of cultured neuron-like differentiated chromaffin cells in a parkinson's disease patient. A preliminary report

Background. Treatment of Parkinson's Disease (PD) has been attempted by others by transplanting either the patient's own adrenal medullary tissue or fetal substantia nigra into caudate or putamen areas. However, the difficulties inherent in using the patient's own adrenal gland, or the difficulty in obtaining human fetal tissue, has generated the need to find alternative methods. Methods. We report here of an alternative to both procedures by using as transplant metrial cultured human adrenal chromaffin cells differentiated into neuron-like cells by extremely low frequency magnetic fields (ELF MF). Results. The results of this study show that human differentiated chromaffin cells can be grafted into the caudate nucleus of a PD patient, generating substantial clinical improvement, as measured by the unified Rating Scale for PD, which correlated with glucose metabolism and D2 DA receptor increases as seen in a PET scan, while allowing a 70 percent de crease in L-Dopa medication. Discussion. This is the first preliminary report showing that transplants of cultured differentiates neuron-like cells can be successfully used to treat a PD patient

Development of an in vitro stage prior to neural transplantation: substrate adhesion of cell aggregates

Células fetales obtenidas del cuerpo estriado, corteza cerebral, septum y mesencéfalo ventral fueron sometidas a condiciones de cultivo en rotación durante varios períodos, con o sin el agregado de suero, o tratamiento con arabinósido de citosina (ARA-C). Luego de varios días en cultivo rotatorio, falta de suero en el medio de cultivo o tratamiento con ARA-C se observó reducción del número de agregados adherentes a cápsulas pretratadas con polilisina o Matrigel. Asimismo, luego de varios días en cultivo rotatorio se observó disminución de la adhesividad a una monocapa de células nerviosas fetales. Agregados de segunda generación resultantes de la tripsinización inicial y el ulterior reagregado durante 24 h de agregados previamente no adherentes, mostraron índices de adhesividad similares a los de primera generación. Estas observaciones sugieren que, en las presentes condiciones de cultivo, moléculas superficiales asociadas a membrana que median la adhesividad celular a sustrato sufren cambios reversibles con el tiempo. Puesto que la mayor parte de las condiciones de cultivo mencionadas afectan en forma primaria a las células de la glía, se sugiere también que este tipo celular sería básicamente responsable de los cambios observados en la adhesión a sustrato. Se considera que estos resultados tienen implicancia para el desarrollo de un estadio intermedio de cultivo "in vitro", previo al transplante de células nerviosas

Autoinjertos de piel obtenidos por el cultivo in vitro de celulas epidérmicas / In vitro cultivated skin autograts

El paciente extensamente quemado se encuentra en riesgo de infección y muerte por falta de cubierta cutánea siendo el índice de mortalidad hasta de un 80% o mayor en los casos en que las quemaduras ocupan más del 60 al 70% de la superficie corporal total. Se ha tratado de producir, por diversos procedimientos, cubierta cutánea suficiente para estos pacientes qquemados; entre estos procedimientos se ha recurrido al cultivo in vitro de células epidérmicas. Uno de los más adecuados ha sido el reportado por Rheinwald y Green (Cell 6: 331-343, 1975), que permite la formación, en cultivo, de epitelios estratificados de manera similar a la epidermis (Gren et al, PNAS-USA. 76: 5665-5668, 1979). En este trabajo reportamos, en México, un primer caso de epidermis cultivada in vitro para el autoinjerto en un niño que sufrió quemaduras por líquidos en ebullición en diversas partes del cuerpo. Se tomó del mismo paciente, una pequeña biopsia (2-3 cm) de piel no dañada a partir de la cual se cultivaron las células epidérmicas, que en dos períodos de una semana y media cada uno, formaron epitelios estratificados que se despegaron del recipiente del cultivo y se trasplantaron a una área cruenta de tercer grado del muslo derecho, de aproximadamente 150 cm de superficie. Los epitelios cultivos se integraron al lecho receptor en 8 a 10 días y formaron una epidermis de características similares a la que se produce por epitelización espontánea. Los autoinjertos obtenidos por medio del cultivo in vitro de células epidérmicas pueden ser una terapia definitiva para el paciente extensamente qquemado para quien es fundamental la formación de epidermis. Es de esperar que el epitelio cultivado para el autoinjerto o el aloinjerto llegue a formar parte del tratamiento rutinario en pacientes qquemados con otros daños epidérmicos