Marie og August Krogh prisen 2012

Transkript

1 Marie og August Krogh prisen 2012

2 Forskning i Stamceller - fra laboratorium til patientbehandling Moustapha Kassem Endokrinologisk afdeling M Odense Universitetshospital

3 Celleterapi Nyt behandlingsprincip for kroniske sygdomme Hjertesvigt Leversvigt Diabetes Parkinson s Sygdom Osteoporose 1. Der er mangel på organdonorer 2. Undgå immunsuppression 3. Der er proof of principle ved hematopoietisk stamcelletransplantation (siden 1968)

4 Anvendelse af stamceller Udvikling/test af lægemidler Toksikologisk screening for skadelige stoffer Dyrkning og opformering af pluripotente stamceller Grundforskning i udvikling og gen-kontrol af celler Udspecialisering/opformering af celler/væv til behandling Knogle og brusk Nerveceller Muskelceller Insulinprod. β-celler (ø-celler, pankreas)

5 Kilder til stamceller Embryonale Stamceller Voksne stamceller Blastocyst Fetus Oprensning fra indre celle masse Oprensning fra væv/organer Pluripotente/multipotente stamceller Expansion/Differentation i kultur Behandling Behandling

6 Hvad forsker vi i? Hvordan kan vi forbedre stamcellevækst? Hvordan kan vi styre differentieringen af stamceller til en specifik celletype? Vha dyrkningsmetoder Vha mirna Vha nanopartikler (tissue engineering) Vha kemiske molekyler

7 Hvordan får vi stamceller til at differentiere til en specifik celletype? Et eksempel fra Insulin-producerende celler Madsen og Seerup, 2006

8 mirna regulerer stamcelle differentiering micrornas er vigtige modulatorer under udvikling, vævshomeostase og sygdom Små (18-24 nt), enkeltstrengede RNA molekyler Undergår en kompleks biogenetisk proces Post-transkriptionelle regulatorer

9 Anti-miR-138 øger osteoblast differentieringen mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138 ALP Alizarin red Day 15 RUNX2 ALP COL1A1 OC Relative expression * * * * * * mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138

10 Anti-miR-138 øger knogleformation in vivo (patent pending og samarbejde med Santaris Pharma) mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138 Hematoxylin-Eosin, 8 weeks Relative expression RUNX2 ALP ** COL1A1 * OC * mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138

11 sirna el mirna-baseret tissue engineering

12 Proof of Concept Producere polycaprolactone (PCL) scaffolds vha thermiskinduceret faseseparation (TIPS) Fremstille sirna nanopartikler Dække scaffolds med sirna nanopartikler vha frysetørring Fylde scaffolds med stamceller Dyrke in vitro i multidifferentieringsmedium Implantere og lade celler differentiere in vivo

13 Cellespecifik differentiering af stamceller in vivo Scaffolds dækket med sibcl2l2 og sitrib2 på hver sin halvdel implanteret i NOD/SCID mus i 2 uger. sibcl2l2 sibcl2l2 sitrib2 Sirius Red sitrib2 H&E Den lokale nedregulering fører til forskelle i morfologi (H&E) og extracellular matrix udvikling (Sirius Red)

14 Print mirna or sirnas on scaffold Anvendelse af stamceller i Tissue Engineering

15 Regenerativ Medicin

16 Aktuelle anvendelser af stamceller i behandlingen Celle replacement (erstatning) Ikke-helende frakturer/ sene- & bruskskader Hudtransplantationer Behandling af hornhindelæsioner Tissue-engineered urinblære/urin inkontinens Stamcellebaseret vækstfaktorterapi (celle-fabrik) Behandling af iskæmisk hjertesygdom Behandling af nyresvigt Behandling af akut neurologisk sygdom

17 Behandling af cerebral blødning med stamcelleimplantat

18 Klinisk Studie: Det Basale Princip

19

20 Patient Days 14 Days 3 Months

21 The Business of Stem Cells Kommende årtier på verdensplan Stigende antal af stamcellebehandlings forsøg Øget investering i stamcellebaserede produkter CIRM : 3 billion US $ 300 biotek firmaer på verdensplan Forventet indtægt (2019): 8 billion USD

22 Danmark Kommende årtier Etablering af nationalt center for basalforskning i stamceller DanStem (NovoNordiskfonden-støttet center) Behov for Etablering af et nationalt Center for Klinisk Stamcellebehandling Etablering af GMP facility Etableringen er interdisciplinær mellem basale stamcelleforskere og kliniske læger

23 Acknowledgment KMEB group

24 En stor Tak til mine mentorer

25 Og en Stor Tak til min familie

26

27 Production of pancreatic hormone expressing endocrine cells from human embryonic stem cells Kevin A D'Amour, et al Nature Biotechnology 23, Published online: 19 October 2006

28 Knoglemarvsstamceller Hæmatopoietiske Stamceller (HES) Mesenchymale (stromale, skeletale) Stamceller (MSC)

29 Karakteristika for MSC Cellerne findes i stroma området i forskellige væv Tilstede i meget små koncentrationer Overflade-markører AP, Stro-1, CD44, CD105, CD146, CD166 Multipotente Osteoblaster, adipocytter, chondrocytter

30 MSC kilder Knoglemarv Perifert blod Navlestrengsblod Adipøst væv Muskelvæv (satellit celler) Synoviale membraner Andre føtal pancreas, føtal lever, tænder (dental pulp)

31 Isolering af MSC fra knoglemarv I Knoglemarvs-aspiration MNC isolering vha Ficoll gradient centrifugation Plastik-adhereret MSC cellekultur

32 Hvordan kan vi anvende stamceller i behandlingen? Celle replacement (erstatning) Stamcellebaseret vækstfaktorterapi (celle-fabrik)

33 Telomerisation kan øge hmsc vækstpotentiale 300 PDL hmsc hmsc-tert kb 23.1 hmsc hmsc-tert PDL Time (days) Simonsen et al Nature Biotechnology,

34 Telomerisation forbedrer MSCs evne til at danne knogle in vivo Ektopisk knogledannelse i immun-deficiente mus BV/TV (%) p<0.001 hmsc hmsc-tert (Goldner trichrome farvning)

35 Telomerase Aktivering vha Geron TAT0153 water vehicle 1.1µg 3.3µg 10µg no treatment hesc hmsc-tert 1µg

36 Effects of oral Telomerase activator TA-65 in mice Blasco et al. Aging cell 2011

37 Hvordan dannes knoglevæv In Vitro? 3D OSTEOGENIC DIFFERENTIATION PLATFORM Forsidebillede i Tissue Engineering, Juli 2010

38 mirna regulerer stamcelle differentiering micrornas er vigtige modulatorer under udvikling, vævshomeostase og sygdom Små (18-24 nt), enkeltstrengede RNA molekyler Undergår en kompleks biogenetisk proces Post-transkriptionelle regulatorer

39 Anti-miR-138 øger osteoblast differentieringen mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138 ALP Alizarin red Day 15 RUNX2 ALP COL1A1 OC Relative expression * * * * * * mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138

40 Anti-miR-138 øger knogleformation in vivo (patent pending og samarbejde med Santaris Pharma) mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138 Hematoxylin-Eosin, 8 weeks Relative expression RUNX2 ALP ** COL1A1 * OC * mir-control Pre-miR-138 Anti-miR-138

41 The GLP-1 Cell-Beads Concept Tillader transport af oxygen og næring biopolymer Genetisk transformerede humane mesenchymale stromale celler (h-msc) Alginate biopolymer GLP-1 producing cells 6 P<0.05 * 5 * Beskytter mod immunrespons Kontinuerlig GLP-1 sekretering [fmol/cb/h] before impl. day 2 day 7 day 14 Ex vivo GLP-1 fusion protein sekretion som funktion af en GLP-1 CellBead pr time.

42 Cortical impact model i rotter : 1. Intet trauma 2. Trauma 3. Trauma + beads + hmsc-tert minus GLP-1 4. Trauma + tomme beads 5. Trauma + hmsc- TERT + GLP-1 i to doseringer Anti-apoptotisk effekt af CM1 % of loss neurons/mm Control No Treatment Beads + Cells - GLP-1 Beads alone Beads + Cells + GLP-1 at 2 Doses Signifikant reduktion i neuronalt tab i CellBead grupper Kan denne effekt anvendes til at standse apoptose i hjertet efter MI?

43 Marie og August Krog prisen 2012 I en ny bog af Gert Almind & Jan Lindsten: NovoNordisk Fondens Historie, er der et citat af A.Krogh: Det kom hurtigt at til at stå mig klart, at det vilde være af stor værdi at skaffe insulinet frem i Danmark..