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CONGRESO INTERNACIONAL DE TURISMO TERMAL
2-6 de Marzo 2011OURENSE. GALICIA. SPAIN
CULTIVO DE CONDROCITOS. EL MACI-ICC PROCEDIMIENTO PARA PRESERVAR LAS ARTICULACIONES (RODILLA-TOBILLO)
CELLS CULTURE: THE MACI-ICC PRODEDURE FOR KNEE-ANKLE JOINTS PRESERVATION
Prof. Pedro Guillén
Marzo 2011Unidad de Investigación de la Clínica CEMTRO
Madrid, España
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
M.E. ROTOLESIÓN CONDRAL AGUDA (22x18mm)C.F.I. DE R.D.
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
L.C.A. ROTO C.F.E. LEVE LESIÓN CONDRAL
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
TUNEL FEMORAL
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
T2
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
14 months… after surgery…ICC for Arthroscopy, May 2009.Jumpping Europe Champion 2010
MRI 6 month MRI 14 month
Excellente result.
Tejido de Reparación
CARTÍLAGO ARTICULAR
• Tejido conectivo especializado de las articulaciones
Capa lisa de 2-4 mm de espesor, bajo coeficiente de
fricción
• FUNCIONES:
1. Absorber la sobrecarga de presión de la superficie
articular
2. Permitir el movimiento entre las superficies de los
huesos sin fricción entre ellas
• LOCALIZACIÓN: area articular de huesos como el
fémur, platillo tibial o rótula
COMPOSICIÓN
• Agua: 65%-80%
• Colágeno: 15%-20%
• Agrecano: 4%-7%
• Sólo un tipo celular: condrocito
• Condrocito: recambio de la matriz
extracellular (síntesis y
degradación)
• No inervado ni vascularizado:
nutrición por difusión pasiva.
CARTÍLAGO HIALINO
Cartílago articular normal teñido con hematoxilina-eosina y safranina-O
CONDROPENIA(Pérdida de cartílago)CONDROPENIA(Pérdida de cartílago)
1980: Ambiente Sinovial. Edit. Mapfre.
1981: Binomio Sinovitis-Condropatía. Edit. Mapfre.
1984: Respuesta de la Articulación de la Rodilla ante el trauma, esfuerzo y reposo. Edit. Mapfre.
1997: Genufonía o Lenguaje de la Rodilla. Anales Real Academia de Medicina de Madrid.
1998: Identador o Medidor de Cartilago. Edit. Mapfre e I. B. V.
1999: Mapa Cartilaginoso de la Rodilla con el Identador. Edit. Mapfre
La palabra “condropenia” no está recogida en el diccionario español
CONDROPENIA
Cartílago empobrecido
Buscar algún parámetro del líquido sinovial
Condropenia: Cualitativa y cuantitativa
OPCIONES TERAPÉUTICAS
• Limitada capacidad de auto-reparación
• Alternativas para el tratamiento de las lesiones del
cartílago articular:
• Desbridamiento
• Microfracturas
• Mosaicoplastia
• Transplante de cartílago
• Implante de condrocitos autólogos
¿ Lo definimos? ........ NO es tan fácil
CIENCIAMULTIDISCIPLINAR
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)
Dirigida a:
• REGENERACIÓN• REPARACIÓN• SUSTITUCIÓN
De órganos o tejidos lesionados
Aprovechando los avances básicos en:
• BIOLOGÍA• QUÍMICA
• INMUNOLOGÍA• FÍSICA
• INFORMÁTICA
Tiene una FINALIDAD:
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)
Implantar en el hombre:
• CÉLULAS VIVAS• SUSTITUTOS BIOLÓGICOS DE ÓRGANOS
• PARTES DE ÓRGANOS• MANIPULACIÓN DEL ENTORNO EXTRACELULAR
• Audet J, Stem cell bioengineerlng for regenerative medicine. Expert Opin Biol Ther. 2004. 4:631-644.
• Fodor WL. Tissue engineering and cell based therapies, from the bench tothe clinlc: the potentlal to replace, repair and regenerate. Reprod Biol
Endocrinol. 2003 1:102. http://www.rbej.com/content/1 /1 /102 • Tuan RS, Eyre D, Schurman DJ. Biology of developmental and regenerative skeletogenesis. Clin Orthop. 2004 427 (Suppl):S105-S117.
Otros comentan...
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)
“Conjunto de tecnologías biomédicas,que colaboran a la curación de grandes lesiones
de tejidos que no se auto-reparan”
- Garfein ES, Orgill DP, Pribaz JJ. Clinical applications of tissue engineered constructs. Clin Plast Surg. 2003 30:485-498.
- Langer R, Tirrell DA. Designing materials for biology and medicine. Nature. 2004 428:487-492.
- Malchesky PS. Artificial organs 2003: a year in review. Artif Organs. 2004 28:410-424.
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)
Órganos, formados por tejidos y, éstos,
por diferentes clases de células y
su matriz extracelular
La I.T.:
- Actúa y modifica los componentes tisulares y, así,
- Confecciona Tejidos y, por tanto, Órganos
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)
La I.T.:
- Trata de compensar la precariedad de Órganos
- Creando Tejidos nuevos para sustituir a Tejidos
enfermos
INGENIERÍA TISULAR (I.T.)La I.T. “in vitro” (piel, cartílago,
arterias,...) “in vivo”Las células TRONCALES (C. Madre) Totipotentes
o al menos Pluripotentes:
- Pueden ser de:- Origen EMBRIONARIO
- Origen TEJIDOS ADULTOS
- Son “INMORTALES”,
- Fáciles de manipular genéticamente,
- Con crecimiento ilimitado y regulado
FuturoTraumatología del Siglo XXI.
QUO VADIS COT
1. Cultivo celular: Medicina Molecular y Celular.
2. Medicina Regenerativa.3. Cirugía Robótica.
4. Nanotecnología en Cirugía Ortopédica.5. Sala estéril o Blanca.
FuturoTraumatología del Siglo XXI.
QUO VADIS COT
1. Cultivo celular: Medicina Molecular y Celular. 2. Medicina Regenerativa.
3. Cirugía Robótica.4. Nanotecnología en Cirugía Ortopédica.
5. Sala estéril o Blanca.
La medicina celular emplea células que son implantadas en los tejidos lesionados puede ser transplante autólogo, heterólogo
o células madre.
La medicina molecular abarcaría lo anterior pero las células son tratadas con una molécula cuyo
efecto sería mejorar el funcionamiento de esas células
Cartílago Ligamento
TendónMúsculo
Hueso
TERMINOLOGÍA
“Fase de Expansión” de las células que se implantan.
(no es un término unívoco).
“Fase de Proliferación celular” (define de forma inequívoca la actividad celular).
La expansión celular se produce en dos fases por mecanismos totalmente distintos: Cuando el número de células aumentan.
Cuando se alarga el citoplasma.
Puede haber una respuesta del
condrocito a la lesión, pero esta respuesta no
consigue reparar el cartílago.
• En las osteoartritis-osteoartrosis, se sabe que los condrocitos producen clones celulares para reparar los defectos pero no lo logran y la artrosis avanza y se termina en una prótesis
• Por esta razón, los esfuerzos de reconstrucción quirúrgica de los defectos condrales han concentrado sus esfuerzos en los
- Aloinjertos- Autoinjertos de cartílago obtenidos mediante cultivos celulares.
En las microfracturas y sangrado de los extremos
articulares, el fibrocartílago así formado es
notablemente diferente del cartílago articular hialino
El cartílago hialino articular (CHA) disfruta, según recientes estudios de
sorprendentes propiedades como sistema de ingeniería biológica; y esto ha significado que los nuevos métodos
quirúrgicos se dirijan a conocer y obtener las condiciones necesarias para
la replicación del cartílago articular.
El cultivo de condrocitos autólogos produce una
réplica del cartílago articular.
Medicina celular y molecular: conjunto de aproximaciones terapéuticas basadas directamente en las modernas técnicas de biología molecular y celular con dos líneas de tratamiento.
– La manipulación de genes que ha dado lugar a la terapia génica
– El cultivo y control de la diferenciación de células que ha dado lugar a la terapia regenerativa bien a nivel de tejidos, bien a nivel de órganos.
Hoy día las técnicas más avanzadas de regeneración tisular descansan todavía en las células
especializadas capaces de propagarse, como son las que se utilizan en los autotransplantes de
piel o condrocitos y en los transplantes de médula.
La terapia génica busca curar enfermedades causadas por el mal funcionamiento de una proteína, cuando el origen de esta anomalía
es consecuencia de la alteración del gen que la codifica. Lo que persigue la terapia génica
es introducir en el organismo un gen sin estas alteraciones, que codifique una
proteína correcta.
Las terapias regenerativas están consiguiendo resultados
espectaculares en la clínica en casos muy concretos como transplantes de
médula y los autrotransplantes de condrocitos y de piel. Se ha puesto también muchas esperanzas en las
células troncales tanto embrionarias como inducidas.
Dentro de este capítulo de las terapias regenerativas, la regeneración tisular de órganos está mereciendo una atención especial de la sociedad y de la comunidad médica. La regeneración tisular de órganos, de funcionar, terminaría con la escasez de órganos para transplante y con el problema del rechazo del órgano implantado.
En esencia, la técnica consiste en eliminar todas las células del
órgano y repoblar la especie de esqueleto que queda tras
descelularizar, constituido por el conjunto de la matriz extracelular del órgano, con nuevas células.
Los resultados son espectaculares pero a su vez muy alejados del momento de su aplicación clínica: El corazón regenerado late, pero sólo bombea un 2 % de lo que debía bombear; en el caso del pulmón, su capacidad de intercambiar oxígeno es de aproximadamente un 40 % de el del pulmón normal y aparecen hemorragias.
Se corre el peligro de que el éxito de una serie de aplicaciones muy
concretas de la medicina regenerativa, se utilice de forma
poco crítica para promocionar todo tipo de terapia regenerativa.
Conocimientos muy limitados de los procesos celulares implicados en la terapia regenerativa; enfermedades muy graves a las que es muy sensible la opinión pública para los que las terapias regenerativas pueden ser la única esperanza de cura: rendimientos económicos importantes.
Habría que evitar por muchas razones que la precipitación
convirtiera a la medicina regenerativa en sufrimiento humano
y fracaso como ocurrió con la terapia génica.
En los últimos años han surgido una serie de herramientas que llegarán a ser de uso común en la Medicina del futuro. Destacan el empleo de células con fines terapéuticos (Medicina Celular) y la utilización de moléculas bioactivas tras la identificación de las bases moleculares subyacentes a una patología determinada (Medicina Molecular). Actualmente se considera terapia consolidada el implante de condrocitos autólogos para el tratamiento de lesión del cartílago
MEDICINA MOLECULAR
En cuanto a la medicina molecular, para el tratamiento de las patologías articulares, actualmente se están investigando una serie de moléculas que potencian la síntesis de matriz extracelular en los condrocitos. Entre ellas destaca el dinucleótido Ap4A, que promueve la síntesis de matriz extracelular cuando se añade a condrocitos en cultivo.Sin embargo, su utilización in vivo en pacientes requiere de más investigación.
Medicina Molecular en la cirugía de la rodilla
Incorporación de Moléculas de naturaleza Nucleótido en el cultivo de
condrocitos autólogos como aceleradores de la producción de
matriz extracelular.
MACI
Cartílago normal
Tejido de reparación
La matriz extracelular que producen los MACI es próxima
a la del cartílago sano.
El MACI produce una buena matriz extracelular
MACI
54
N M R
Colágeno X
N M RColágeno II
Los condrocitos del MACI presentan niveles de colágeno II y X semejantes a los
existentes en el tejido normal tal como muestra la técnica de western-blot.
LOS CONDROCITOS NORMALES Y DEL MACI, producen MAS COLÁGENO
II y MENOS COLÁGENO X
EL MACI ES UNA TÉCNICA CONTRASTADA
MEJORARLO…
ACELERAR EL PERÍODO DE RECUPERACIÓN
Se ensayaron compuestos nucleotídicos en condrocitos de personas acondroplásicas
¿Podrán tener un efecto semejante en los condrocitos del MACI?
Se ensayaron compuestos nucleotídicos en condrocitos de personas acondroplásicas
¿Podrán tener un efecto semejante en los condrocitos del MACI?
Compuestos nucleotídicos
OP
OO
P
O H
N
NN
N
N H2
O
O H O H
O
O H
O
O H O H
N
NN
N
N H2
P
O
O H
OP
O
O H
OO
Ap4A
El mejor candidato
15 7 3 0
Días
Tratados
15 7 3 0
Días
MACI sin tratamiento
Al aplicar Ap4A al MACI se acelera la producción de matriz extracelular
58
100
110
120
130
140
150
Matr
iz e
xtr
ace
lula
r(%
contr
ol)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Días
Ap4A
TratadoSin tratar
Tratado Sin tratar
Día 0
Día 3
Día 7
Día 10 Cuanto más azul se vuelve el medio en el que están los condrocitos mayor es la
cantidad de la matriz extracelular.
El dinucleótido Ap4A consigue que se produzca la matriz extracelular en un
periodo de tiempo menor.
Al aplicar Ap4A al MACI se acelera la producción de matriz extracelular
Colágeno II
142 kDa
Gel 7%
No Tratado Tratado
Gel 10 %
Colágeno X
66 kDa
No Tratado Tratado
DINUCLEOTIDO
La calidad de la matriz extracelular es
buena en la proporción de colágenos
La proporción de los
colágenos de la matriz
extracelular que produce el
MACI después del
tratamiento con Ap4A, es
adecuada,
más colágeno II que colágeno
X tras el tratamiento,
tal y como se puede ver en
las electroforesis (western-
blot).
60
Inmunocitoquímica para los receptores P2Y2
Los condrocitos del MACI son activados por el Ap4A ya que poseen receptores para nucleótidos del tipo P2Y en sus
membranas.
La presencia de receptores P2Y en condrocitos se puede ver en color rojo.
La electroforesis (western-blot) con una sola banda de proteína confirma la
presencia de estos receptores.
Los condrocitos del MACI son activados por el Ap4A ya que poseen receptores para nucleótidos del tipo P2Y en sus
membranas.
La presencia de receptores P2Y en condrocitos se puede ver en color rojo.
La electroforesis (western-blot) con una sola banda de proteína confirma la
presencia de estos receptores.
66-
45-
MW
Western-Blot
¿Cómo funciona el dinucleótido Ap4A?
Casuística
ACI1996-2000152 cases
MACI2001-2007174 cases
Instant CemtroCellICC
2008-201025 cases
Casos Total: 351 cases
TRATAMIENTO DE DEFECTOS
CONDRALES CON CÉLULAS:
1ª APROXIMACION-GENERACIONImplante de Condrocitos Autólogos :
TERAPIA CELULAR
ACI (ICA)
IMPLANTE DE CONDROCITOS AUTÓLOGOS (ACI)
• Se describió por primera vez en 1994 (Brittberg et al., N
Engl J Med).
• La técnica quirúrgica incluye un procedimiento en 2 pasos:
PRIMER PASO:
• Biopsia de cartílago sano en una
zona de baja carga
• Aislamiento de condrocitos
• Cultivo de condrocitos en
monocapa
IMPLANTE DE CONDROCITOS AUTÓLOGOS
2º PASO: IMPLANTE
Artrotomía
Preparación del defecto
Recogida de periostio
Fijación del periostio al defecto
Sellado con pegamento de fibrina
Implante de condrocitos
Cierre de la herida
IMPLANTE DE CONDROCITOS AUTÓLOGOS
I.CA. RD 7/99 - 10/2000
I.CA. RI 10/98 - Olímpico Sydney 2000
I.C.A. 152 casos
Actividad Profesional
TRATAMIENTO DE DEFECTOS
CONDRALES CON CÉLULAS:
2ª APROXIMACION-GENERACIONDesarrollo de biomateriales: uso de un “carrier” para
transportar las células (membranas de colágeno tipo I/III):
INGENIERIA TISULAR
MACI (ICAM)
TRANSPORTADOR:CARRIER/SCAFFOLD/MEMBRANE
- Permeable-biocompatible
- Biodegradable-reproducible
- Mecanicamente estable-no citotóxica
- Soporte temporal
- No rotura….fácil sutura
- Dos caras:
- Una impermeable
- Una porosa
IMPLANTE DE CONDROCITOS AUTÓLOGOS INDUCIDOS POR
MATRIZ (MACI)• Método similar a ACI
• Células aplicadas sobre colágeno I/III (1 millón / cm2)
Condrocitos
Transportador biológico (colágeno)
(micrografia electrónica)
condrocito
fibras colágenas
Condrocitos sembrados sobre colágeno
condrocito
fibras colágenas
ANÁLISIS DEL RECEPTOR FGF TIPO 3Tejido sano
Condrocitos normales presentan cantidades normales de FGFR3
Video
Condrocitos de MACl presentan niveles normales
de FGFR3 Video
ANÁLISIS DEL RECEPTOR FGF TIPO 3MACI
CARTILAGO NORMAL,
TEJIDO DE REPARACIÓN Y
MACI
Estudio Comparativo
117.6 6.2 lagunas/mm2
Cartílago sano
57.3 2.7 lagunas/mm2
Cartílago de reparación
Comparativa: CARTILAGO NORMAL Y CARTILAGO DE REPARACION (I)
El número de lagunas en el cartílago de reparación es la mitad de las presentes en el cartílago sano.
Cartilago sano
Cartilago sano
Tejido de reparación
Cartilago sano
MACI
El tejido de reparación tiene la mayor parte de sus células muertas, pues las lagunas
aparecen apagadas (los puntos azules son los núcleos de los condrocitos), mientras que en el MACI muchas lagunas presentan sus células
vivas.
Comparativa: CARTILAGO NORMAL , CARTILAGO DE REPARACION Y EL MACI (II)
Cartilago Normal Tejido de reparación
MACI La visualización con la tinción hematoxilina-PAS demuestra
diferencias sustanciales entre el tejido normal, el de reparación y el
MACI, estando el MACI más próximo al tejido normal que al de
reparación.
Comparativa: CARTILAGO NORMAL , CARTILAGO DE REPARACION Y EL MACI (III)
Tejido normal Tejido de reparación
MACI
Colágeno de tipo II (en color verde)Núcleos (en color azul)
El colágeno de tipo II se distribuye en la sustancia fundamental y en los bordes de las lagunas en el tejido sano. En el tejido de reparación solamente en la sustancia fundamental y de manera muy escasa. En el cartílago tratado con el MACI la presencia es predominanate en la sustancia fundamental.
Comparativa: CARTILAGO NORMAL , CARTILAGO DE REPARACION Y EL MACI (IV)
DISTRIBUCIÓN DEL COLÁGENO II: ANÁLISIS 3D
El análisis 3D confirma la distribución del colágeno
II.
El MACI es muy rico en colágeno
de tipo II.
DISTRIBUCIÓN DE LOS PROTEOGLICANOS
Tejido normal
Tejido de reparaciónMACI
La matriz extracelular (proteoglicanos) está muy alterada en el tejido de reparación en relación con el tejido normal. El MACI presenta un aspecto un
aspecto semejante al tejido normal.
Cartílago normal
Tejido de reparación
MACI
La textura fibrosa del tejido de reparación se pone claramente de manifiesto cuando se hace un análisis 3D. De nuevo el MACI se parece más al tejido normal que la de reparación.
DISTRIBUCIÓN DE LOS PROTEOGLICANOS: ESTUDIO 3D
¿CUÁL ES EL PAPEL DE LOS CONDROCITOS?
Los condrocitos se pueden identificar porque presentan el receptor de FGFR3 (en verde)
Sustancia fundamental (en rojo)
N M R
Colágeno X
N M R
Colágeno II
Los condrocitos del MACI presentan niveles de colágeno II y X semejantes a los existentes en el tejido normal.
LOS CONDROCITOS NORMALES Y DEL MACI PRODUCEN MAS COLÁGENO II Y MENOS COLÁGENO X
Can
tidad
rel
ativ
ade
rec
epto
r F
GF
R3
0.5
0
1
N M R
FGFR3
N M R
Los condrocitos del tejido reparación presentan niveles mayores del receptor FGFR3 que los condrocitos normales o del MACI. Este podría ser el motivo de que el tejido de reparación produzca mas colágeno X y el normal y el MACI mas del tipo II.
LOS CONDROCITOS DEL TEJIDO DE REPARACIÓN TIENEN MÁS RECEPTORES FGFR3
INTERPRETACIÓN
FGFR3
Colágeno X
Colágeno II
Núcleo
FGFR3
Colágeno II
Colágeno X
Núcleo
Condrocito normal o MACI Condrocito de tejido de reparación
La presencia de un mayor número de receptores del tipo FGFR3 en los condrocitos del tejido de reparación condiciona una síntesis
predominante del colágeno X frente al colágeno II característicos de los condrocitos con menos receptores FGFR3.
¿ SE PUEDEN MEJORAR LOS MACI ?
Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de
un descompresor .
El dinucleótido Ap4A
1) Hemos encontrado que los condrocitos pueden modificar su bioquímica y su fisiología cuando son tratados con el dinucleótido Ap4A.
2) Esto es debido a que los condrocitos poseen en sus membranas receptores que son activados por esta sustancia.
3) La aplicación del Ap4A sobre los condrocitos favorece que estos produzcan un aumento en la producción de la matriz extracelular.
Antecedentes
66-
45-
MW
Western-BlotInmunocitoquímica para los receptores P2Y2
La presencia de receptores P2Y en condrocitos se puede ver en color rojo. La electroforesis (western-blot) con una sola banda de proteína confirma la presencia de estos receptores. Los receptores que son activados por el Ap4A son los responsables de los cambios en la fisiología del condrocito.
Los condrocitos tienen receptores P2 para el Ap4A
Cuando el Ap4A activa los receptores P2Y los condrocitos responden con un incremento en el calcio intracelular. Las células se ven más brillantes cuando entra el calcio y van apagándose gradualmente.
La estimulación de los receptores P2Y por el Ap4A incrementa las concentraciones celulares de calcio.
Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y de
un descompresor .
15 7 3 0
Días
Tratados
15 7 3 0
Días
MACI sin tratamiento
Cuando los MACIs son tratados con Ap4A se produce más matriz extracelular
100
110
120
130
140
150
Matr
iz e
xtr
ace
lula
r(%
contr
ol)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Días
Ap4A
X50= 4.60 ± 1.57 Días
TratadoSin tratar
El Ap4A produce más matriz extracelular
Tratado Sin tratar
Día 0
Día 3
Día 7
Día 10
Collageno II
142 kDa
Gel 7%
Sin tratatar Tratado
Gel 10 %
Collageno X
66 kDa
Sin tratar Tratado
DINUCLEOTIDO
La matriz extracelular presenta proporciones correctas de colágenos
Ap4A
Ca2+ ? Matriz extracelular
Condrocito
Una hipótesis de cómo esta sustancia funciona en los condrocitos presentes en el MACI
P2Y
R.E.
CONCLUSIONES
1.- El número medio de células en un MACI es 21.000.000.
2.- El tratamiento del MACI con Ap4A incrementa la matriz extracelular hasta un 150 %.
3.- Este tratamiento estaría recomendado para aquellos pacientes que necesitan una recuperación rápida tras la cirugía
IMPLANTE DEL MACI• La membrana actúa como transportador
• Inserción de la membrana en el defecto con la cara lisa
hacia arriba
• Fijación con pegamento biológico o sutura al hueso
• En esta posición las células están en contacto con la
placa subcondral
• La membrana se reabsorbe a los 3-6 meses
VENTAJAS DEL MACI• MACI no requiere periostio
• Se puede implantar con artroscopia
• Se puede suturar facilmente
• No se pierden células
• La membrana es muy resistente
MACI: NUESTRA EXPERIENCIA
• 164 pacientes consecutivos con defectos en el cartílago
articular de la rodilla o tobillo (entre 2002 a 2008)
• Biopsia de cartílago mediante artroscopia Genzyme
• Edad media (+SD): 36.7 + 9.7 años
• Sexo: 131 (80%) hombres y 33 (20%) mujeres
• MACI implantado en 152 pacientes
LOCALIZACIÓN DE LOS DEFECTOS
RODILLA TOBILLO
N=128 N=24
Astrágalo 24 (100%)
Cóndilo interno 69 (53.9%)
Cóndilo externo 22 (17.2%)
Rótula 11 (8.6%)
Tróclea 4 (3.1%)
Región intercondílea 3 (2.3%)
Otros 19 (14.8%)
Defecto MACI
GUILLÉN GARCIA, P.: "Defectos condrales. Tratamiento con Implante de Condrocitos Autólogos Cultivados (ICA)".
Editorial MAPFRE. S.A. 1997. VI-48:519-538
M.A.C.I.
Desbridamiento del defectoDesbridamiento del defecto
Relleno del defecto con tisucolRelleno del defecto con tisucol
M.A.C.I.
GUILLEN GARCÍA, P.: “Reparación del cartílago articular: Injertos osteocondrales,
cultivo de cartílago articular”.Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología. Año 65. ISSN 1515-
1786 n. 3. Pag. 228-235 2000
MACITalus
MACIAstrágalo
MACI abiertoMACI abierto MACI artroscópicoACIACI
GUILLEN GARCIA, P.: "Injerto de menisco y Condrocitos Autólogos"Anales de la Real Academia Nacional de Medicina. XVIII Sesión Científica.
Pag. 724-743. 2000
Instant CemtroCellartroscópico
MACI ARTROSCÓPICO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
ANKLE KNEE
18
78
6
50
Arthroscopy: NO
Arthroscopy: YES
Técnica de MACI artroscópicoTécnica de MACI artroscópico
Medida del defecto condral
Defecto en cóndilo femoral externo de 1,4 x 1,4 cm
Instrumental quirúrgico
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
Cínica CEMTRO, MadridCínica CEMTRO, Madrid
Instrumental quirúrgico
Clínica CEMTRO, MadridClínica CEMTRO, Madrid
Sutura al hueso
ARTHROSCOPIC KNEE MACI
SEGUIMIENTO (DOLOR)
• Poseemos resultados de seguimiento de50 pacientes
• Periodo medio de seguimiento: 4 años
810
3235
13
2
0
5
10
15
20
25
30
35
Nu
mb
er o
f p
atie
nts
Before Surgery After Surgery
0 - 3
3 - 6
6 - 10
Escala de dolor
p = 0.00000000003
Complicaciones:
• 2 casos de rigidez de rodilla (extensión normal)
• 1 caso con 3 cirugías y 1 caso con 4 cirugías previas.
Ambos casos se resolvieron mediante movilización
bajo anestesia
CIRUGÍA PREVIASeguimiento de 50 pacientes
9
21
16
31
0
5
10
15
20
25
0 surg.
1 surg.
2 surg.
3 surg.
4 surg.
MEJORIA EN FUNCIÓN DE LAS CIRUGIAS PREVIAS
Seguimiento de 50 pacientes
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
% Good to Excellent Results
Prev. Surg. NO
Prev. Surg. YES
P = 0.1442
GUILLÉN GARCIA, P.: “Injerto de meniscos y condrocitos autólogos”Editorial MAPFRE, S.A. 2001. VI-43: 525-544.
M.A.C.I.M.A.C.I.
Sección histológica que muestra la red colágeno con los espacios rellenos con agrupamientos de condrocitos (H-E x25)
Prof. F. Val BernalCatedrático Anatomía Patológica.
M.A.C.I.M.A.C.I.
Detalle de la red de colágeno con los condrocitos densamente agrupados (H-E,
x64)
Los condrocitos rellenan los espacios entre la red de colágeno y la línea de las paredes
de la cavidad. (H-E, x64)
M.A.C.I.M.A.C.I.
Detalle de la red de colágeno con los condrocitos alineados (H-E, x 100)
Grupo de condrocitos en un espacio de la red de colágeno. Los condrocitos muestran una apariencia inmadura
MACI LK 7/2006
14 meses después de MACI9/2007
CONCLUSIONES• La mayoría de los pacientes tratados con MACI
presentan resultados buenos o excelentes con respecto a:
• Movilidad
• Dolor
• Vuelta al deprote
• Los resultados obtenidos con MACI indican que esta técnica
supone un avance con respecto al ACI en el tratamiento del
cartílago articular dañado
• Menos sufrimiento para el paciente
• Cirugía en hospital de día
• Técnica artroscópica
• Nos preocupa el número de células implantadas
RM en MACI
FSE, DP FSE, DP,fat sat
3 meses
reorganizacion de latrama colagena
integracion en elhueso subcondral
6 meses
señal inhomogenea
12 meses
Postop 6 meses
1 año
post-op
dGEMRIC
Mide el contenido en GAG del cartilago.Basado enla interaccion de repulsa entre cargas negativas
del Gd-DTPA 2- y los GAG,midiendo su distribucion en el cartilago.El cartilago normal tiene concentracion baja del Gd mientras las zonas
afectadas tienen concentraciones altas.Se hacen mapas de T1.Las areas con T1 bajo tienen GAG bajos (Gd alta)
Gd-DTPA 2-
Gadolinium diethylenetriamine pentacetic acid
LESIÓN CONDRAL 6 MESES
6 MESES
Second look
LESION CONDRAL 1 AÑO
Clínica CEMTRO de Madrid (España)Clínica CEMTRO de Madrid (España)
Artritis séptica de rodilla. Cirugía 11/2002: Rodilla ACIRevisión 10/2005: Vida normal con deporte ligero.
Clínica CEMTRO de Madrid (España)Clínica CEMTRO de Madrid (España)
Dº: OD Cóndilo femoral interno rodilla dcha
MACI artroscópico 7/2005Revisión 2 meses después de cirugía: Movilidad completa, sin dolor.
Clínica CEMTRO de Madrid (España)Clínica CEMTRO de Madrid (España)
Dº: OD Cóndilo femoral interno rodilla dcha
MACI 26/11/2004Revisión 1 año tras cirugía: Asintomático, empezando a hacer deporte
Clínica CEMTRO de Madrid (España)Clínica CEMTRO de Madrid (España)F.D.O.M. 25550
Dº: OD de cuadrante supero interno de astragalo TIAstrágalo MACI 7/2003
MR + 2º Look artroscopia: 11/2005
RX antes de MACIRX antes de MACI
RX 1 año después MACIRX 1 año después MACI RM 1 año después MACIRM 1 año después MACI
Clínica CEMTRO de Madrid (España)Clínica CEMTRO de Madrid (España)F.D.O.M. 25550
Dº: OD de cuadrante supero interno de astragalo TIMACI 7/2003
MR + 2º Look Artroscopia: 11/2005
Second Look
O.D. Inestable astrágalo izdo (17 años)
Biopsia MACI (14/4/03)
O.D. cuadrante Supero interno astrágalo
Biopsy MACI (14/4/03)
O.D. Tobillo
RESULTADOS
•ACI 83% buenos/excelentes
•MACI 90% buenos/excelentes
• INSTANT MACI ????
MACI Histología
MACI Histología
Cartílago normal ACI (12 meses)
MACI
MACI que implantamos
MACI que Tiramos a la basura…..
Tamaño de la lesión.
2x3
Membrana de MACI5x4
INSTANT CEMTRO CELLICC
ICC que implantamos
Membrana de colágeno que Tiramos a la basura…..
Membrana de colágeno
5x4
Tamaño de la lesión.
2x3
INSTANT CEMTRO CELL
ICCMACI
TRATAMIENTO DE DEFECTOS CONDRALES CON CÉLULAS:
UN PASO AL FUTUROEstamos desarrollando una modificación del MACI
incrementando el número de células por cm2 sembrados sobre membrana de colágeno
Instant Cemtro Cell
25 casosGUILLEN GARCIA, P.: "Injerto de menisco y Condrocitos Autólogos"
Anales de la Real Academia Nacional de Medicina. XVIII Sesión Científica.Pag. 724-743. 2000
GUILLEN GARCÍA, P.: “Reparación del cartílago articular: Injertos osteocondrales, cultivo de cartílago articular”.
Revista de la Asociación Argentin de Ortopedia y Traumatología. Año 65. ISSN 1515-1786 núme. 3. Pag. 228-235 2000
GUILLÉN GARCIA, P.: “Injerto de meniscos y condrocitos autólogos”Editorial MAPFRE, S.A. 2001. VI-43: 525-544.
Instant Cemtro CellPROCEDIMIENTO
1. Biopsia por artroscopia en una zona sana de baja carga:
aislamiento de condrocitos y cultivo hasta 20 millones de
células
2. La suspensión celular se transporta al quirófano
3. Durante la cirugía se corta la membrana según la forma
y tamaño de la lesión y se siembra toda la suspensión
celular.
COMPARACIÓN ENTRE AMBOS MÉTODOS
MACI
Las células se siembran en la membrana a una densidad de
106 por cm2
LESION 2 X 3 cm2
6 x 106 CÉLULAS
Instant Cemtro Cell
Se corta la membrana de acuerdo al tamaño de la
lesion
LESION 2 X 3 cm2
20 x 106 CÉLULAS (30 x 106)
Las células se siembran a una densidad mayor de 106 por cm2 (5 x 106)
PROCEDIMIENTO TÉCNICO
Se corta la membranasegún el tamaño de
la lesión
Las células se siembran en la membrana
Se implanta la membrana en el defecto
La membrana se distribuye en un envase estéril
Se levanta la tapa del envase para dejar expuesta la membrana con la cara rugosa
hacía arriba
Instant Cemtro CellPROCEDIMIENTO
Después de medir la lesión, se corta la membrana según el tamaño de la misma
Se recoge la suspensión celular
Instant Cemtro CellPROCEDIMIENTO
Se siembran las células en la membrana Se esperan 10 minutos hasta que las células sean absorbidas por la membranail the cells are
adsorbed by the membrane
Instant Cemtro CellPROCEDIMIENTO
VENTAJAS TEÓRICAS
1. Si se aumenta el número de células por cm2, no se
“desperdician” células sino que todas las que se
obtienen en el cultivo se implantan
EFECTIVIDAD
2. Dado una lesión con un tamaño específico podemos a
priori estimar el número de células que vamos a
necesitar para el INSTANT MACI. Así, si el defecto es
pequeño sólo tenemos que dejar el cultivo hasta que se
alcance el número necesario de células (tiempo más
corto que las 6 u 8 semanas habituales en el MACI)
REDUCIMOS EL TIEMPO DE ESPERA
Instant Cemtro CellESTUDIO PREVIO
• Tratamiento de lesiones del cartílago articular con
condrocitos o células mesenquimales autólogas
sembradas sobre membranas de colágeno I/III.
• MODELO ANIMAL: Ovejas de la raza merina
• TAMAÑO MUESTRAL: 15 animales (hembras de 2-3
años)
DISEÑO EXPERIMENTAL
Variables de estudio:
• TIPO CELULAR (condrocitos o
células mesenquimales de la grasa
de Hoffa)
• NÚMERO DE CÉLULAS
DISEÑO EXPERIMENTAL
Instant Cemtro CellESTUDIO PREVIO
MODELO ANIMAL: OVEJAS MERINAS
1ª CIRUGÍA
• DOS DEFECTOS (aproximadamente 1 cm2)
• Surco troclear: microfracturas
• Cóndilo femoral interno: Implantes
DISEÑO EXPERIMENTAL
GRUPOS EXPERIMENTALES implante en los defectos
del cóndilo femoral interno:
• Grupo 1 (N=5): 1 millon/cm2 condrocitos
• Grupo 2 (N=5): 5 millones/cm2 condrocitos
• Grupo 3 (N=5): 5 millones/cm2 células
mesenquimales
DISEÑO EXPERIMENTAL
CULTIVO PRIMARIO DE CONDROCITOS
CULTIVO PRIMARIO DE CÉLULAS MESENQUIMALES
• Tres meses después del implante: sacrificio y
recogida de las muestras.
• Area del implante (Cóndilo femoral interno)
• Area sin implante + microfracturas (Surco
troclear)
• Control (Cóndilo femoral externo)
EVALUACIÓN DE LA EFICACIA
• Estudio histológico: integración del implante en el
cartílago circundante y arquitectura del tejido
neoformado
• Estudio molecular: grado de “condrogenizacion” de
las células implantadas (expresión génica mediante
PCR en tiempo real)
EVALUACIÓN DE LA EFICACIA
NECROPSIA: PROCEDIMIENTO
3.Cóndilo femoral interno: Implantes (MACI)
2. Surco troclear:microfracturas
1. Surco troclear: CONTROL
SF
Estudio Histologico
1 2 3
RESULTADOS PREVIOS:HALLAZGOS HISTOLOGICOS
CÉLULAS MESENQUIMALES
La mayor parte del nuevo
tejido es fibrocartílago pero
también hay algunos
fibroblastos maduros
MICROFRACTURAS:
El nuevo tejido es
fibrocartílago con
fibroblastos jóvenes
CONTROL
Cartílago hialino normal
IMPLANTES DE
CONDROCITOS
(5 millones / 1 millon)
La mayor parte del
nuevo tejido es
cartílago hialino
RESULTADOS PREVIOS:HALLAZGOS HISTOLOGICOS
RESULTADOS PREVIOS:EXPRESION GÉNICA
• Todas las muestras expresan agrecano y colágeno de
tipo I y II
• La expresión de agrecano es similar en todas las
muestras
• Perfil de expresión de Col I:
Microfrac. > Mesenq. > 1 mill. Cond. > 5 mill. Cond. > Control
• Perfil de expresión de Col II (marcador de cartílago
hialino):
Control > 5 mill. Cond. > 1 mill. Cond. > Mesenq. > Microfrac.
FUTURO
•Biomaterial…. Mejor, sutura contínua
•Biomaterial… Incluyendo bioactivos(dinucleotido)
• Nº células… 20 millones o mas
• Una sola cirugía Artroscopia
• “YOGURTERA”/YOGHURT
The membranes are provided in a sterile container
Remove the coat to expose the membrane with the rough face up
INSTANT CEMTROCELLProcedimiento
After measuring the lesion, the membrane is cut according the size
Collect the cell suspension
INSTANT CEMTROCELLProcedimiento
Seed the cell suspension onto the membrane Wait for 10 minutes until the cells are adsorbed by the membrane
INSTANT CEMTROCELLProcedimiento
1º Caso: Instant CemtroCell. (ICC)Defecto en Patela
Caso Clínico: Instant CemtroCell. (ICC)
Wireless Arthroscopy (WAD)
May, 2010
MAY 2010
FuturoTraumatología del Siglo XXI.
QUO VADIS COT
1. Cultivo celular: Medicina Molecular y Celular.
2.Medicina Regenerativa.3. Cirugía Robótica.
4. Nanotecnología en Cirugía Ortopédica.5. Sala estéril o Blanca.
Cola cortada de Lagartija
Regeneración de la cola de lagartija a los 40 días.
48 horas Post-Amputación:La epidermis (E) inicia el crecimiento para cubrir la herida y el húmero (H) todavía protruye debido a la retracción de las partes blandas que siguen a la amputación. Algunas desdiferenciaciones (D) empiezan en la parte distal de la amputación, cerca de los restos musculares (M) se observa tejido diferenciado.
7 días Post-Amputación:La herida de amputación está completamente
curada y cubierta por la epidermis (E). El músculo esta ahora en proceso de desdiferenciación, por
algunos sitios proximales del nivel de amputación. Los osteoclastos estan empezando a destruir la
porción distal de humero (H).
14 días Post-Amputación: La capa apical de epidermis es más gruesa. Un blastema (B) cubre la parte distal de Humero(H) en el lugar de la amputación. Extensa área de desdiferenciación de células musculares.
18 días Post-Amputación: el blastema esta ahora prominente, y la proliferación celular sigue en esta área. Se observa el cierre entre la epidermis y el Blastema subyacente. Un nervio largo se divide en ramas hasta el blastema.
24 dias Post-Amputación: El blastema es ahora tan largo como ancho, tomando la estructura de cono. Continua su
elongación rápidamente.
24 dias postamputación: Con un cono alargado, el cartílago empieza a
diferenciarse entre el blastema alrededor de los extremos óseos a nivel de la amputación.
35 días Post-Amputación: El modelo esquelético completo se observa en el Humero, Radio, Cubito, Carpo y Falange, y
está lista para apoyar
42 días Post-Amputación: El modelo esquelético completo ha sido totalmente restaurado después de la amputación, el Humero, Radio, Cubito, Carpo y Falanges están totalmente
restauradas. El miembro, a partir de este momento, sólo requiere maduración. La flecha
indica el nivel de amputación.
Esquema de la Regeneración de un miembro.
• Curación de la herida en 2 días; • Desdiferenciación del 3 al 12 días;
• Formación blastemática del 13 al 21 días • Formación del modelo original del 22 al 40
días.
…Podremos ser capaces de regenerar nuestras propias extremidades…
…Si los seres humanos tienen genes parecidos a los animales que regeneran sus miembros,
porque no regenerar…
…Si la cirugía prenatal no deja cicatriz en el feto, ¿es que esta capacidad perfecta de curar se
pierde?... ¿o acaso cierra las heridas para evitar infecciones?...
…Despues de 10 años del desastre de Chernobil, parece que el organismo cambia todos sus tejidos
cada 10 años…
…Podremos ser capaces de regenerar nuestras propias extremidades…
…Si los seres humanos tienen genes parecidos a los animales que regeneran sus miembros,
porque no regenerar…
…Si la cirugía prenatal no deja cicatriz en el feto, ¿es que esta capacidad perfecta de curar se
pierde?... ¿o acaso cierra las heridas para evitar infecciones?...
…Despues de 10 años del desastre de Chernobil, parece que el organismo cambia todos sus tejidos
cada 10 años…
• Los Cultivos Celulares de Condrocitos son una
esperanza para las articulaciones dañadas. Ha
nacido una nueva para tratar estas lesiones.
• Los tejidos articulares seguirán viviendo a
pesar de las lesiones pero no a pesar del
tiempo; siempre los tejidos han de perecer,
acabar o fenecer.
• La medicina regenerativa es una realidad
gracias a los grandes avances biotecnológicos.
• La ingeniería tisular y molecular puede acabar
con la precariedad de tejidos y órganos
FuturoTraumatología del Siglo XXI.
QUO VADIS COT
1. Cultivo celular: Medicina Molecular y Celular.
2. Medicina Regenerativa.3. Cirugía Robótica.
4. Nanotecnología en Cirugía Ortopédica.
5.Sala estéril o Blanca.
HEALING CELLS
Sala Blanca o Estéril, Terapéutica.
Sala Blanca o Estéril, Terapéutica.
Sala Blanca o Estéril, Terapéutica.
Sala Blanca o Estéril, Terapéutica.
Sala Blanca o Estéril, Terapéutica.
“Lo excitante del futuro...”
“...es ver como se va haciendo presente”
Con la colaboración Científica de:
UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA CLÍNICA CEMTROAMPLICEL
VIVOTECNIAConsejo Superior de Investigaciones Científicas
Unidad de Investigación de Hospital Ramón y Cajal.Universidad Complutense de Madrid
Cátedra de Anatomía de la UCMUCAM
Clínica CEMTRO
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
