The term "tissue engineering" indicates a new inter-disciplinary initiative which has the goal of growing tissues or organs directly from a single

Transcript

1

2

3 Duelen et al, EBIOMEDICINE

4 The term "tissue engineering" indicates a new inter-disciplinary initiative which has the goal of growing tissues or organs directly from a single cell taken from an individual Weinberger et al CIRC RES 2017

5 Ιστορική αναδρομή Σκέψεις καλλιέργειας κυττάρων Τα πρώτα κύτταρα αναπτύχθηκαν in vitro 1940 s- Καλλιέργεια διαφορετικών τύπων κυττάρων 1970 s- Κατασκευή του πρώτου τεχνητού παγκρέατος Μέσα1990 s- Άμεση εναπόθεση ιστών σε πάσχουσες περιοχές 1994 Η πρώτη δημιουργία καρδιακού ιστού από εμβρυικά κύτταρα κότας που τοποθετήθηκαν μέσα σε ίνες κολλαγόνου Ανάπτυξη των πολυδύναμων προγονικών κυττάρων (stem cells) Μέσα 2000 s- Το FDA εγκρίνει διαφορετικούς τύπους κυττάρων για χορήγηση σε άνθρωπο 2006 Επαναπρογραμματισμός κυττάρων (από ινοβλάστη σε μυοκαρδιακό κύτταρο 2008 Αποκυτταροποίηση και επανακυτταροποίηση καρδιακού ιστού 2011 Μυοκαρδιακό εμβάλωμα (patch)

6

7

8 0,5-5% των ασθενών με καρδιακή ανεπάρκεια είναι τελικού σταδίου και υποψήφιοι για Τχ ή LVAD ( στις ΗΠΑ) <10% των ασθενών με τελικού σταδίου ΚΑ που είναι υποψήφιοι για Τχ θα υποβληθούν τελικά σε Τχ Αρκετές επιπλοκές μετά την Τχ λόγω ανοσοκαταστολής Μόλις 1000 LVAD/έτος στις ΗΠΑ Επιπλοκές >50% των ασθενών με VADs στο έτος Άλλες φαρμακευτικές ή χειρουργικές θεραπείες δεν έχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017, Lund L et al, Eur J HF 2017 (appendix)

9

10

11 Vascularization? Biomolecules and signals

12 Duelen et al, EBIOMEDICINE (Allogeneic) (Allogeneic) (Autologous) (Allogeneic & Autologous) (Allogeneic & Autologous) (Autologous)

13 Ruvinov et al Synthesis Lectures on Tissue Engineering 2012

14

15 Αποκυτταροποίηση και Επανακυτταροποίηση This is the process of decellularization and recellularization. Decellularization is when all the cells are removed except for the extracellular matrix (top) Recellularization is when the new cells are grow in and around the new heart scaffold (bottom) Ott HC, Matthiesen Ts Fau - Goh S-K, Goh Sk Fau - Black LD, Black Ld Fau - Kren SM, Kren Sm Fau - Netoff TI, Netoff Ti Fau -Taylor DA et al.. Perfusion-decellularized matrix: using nature s platform to engineer a bioartificial heart. (2008; X(Electronic))

16

17

18 Zimmermann et al, CIRC RES 2002

19 Anker et al, Eur Heart J 2015 Alginate-hydrogel (LoneStar Heart, Inc., Laguna Hills, CA, USA) is a proprietary calcium-alginatehydrogel that consists of two components: an Na+alginate component supplied as a sterile aqueous solution with 4.6% mannitol and a Ca2+-alginate component consisting of water insoluble particles suspended in a sterile 4.6% mannitol solution. These two components are mixed immediately before use, and then combined in one syringe for delivery as intramyocardial injections. Alginate-hydrogel is administered during a surgical procedure. A left thoracotomy is performed to expose the heart and the pericardium. The left ventricular free wall was identified and the injection sites marked with a surgical marker. In total, intra-myocardial injections were made on the beating heart, circumferentially, at the left ventricular mid-ventricular level halfway between the left ventricular apex and base starting at the anteroseptal groove and ending at the postero-septal groove. Left ventricular wall thickness must not have been 8 mm. Alginate-based polymer has been shown to result in increased wall thickness and a change of LV geometry.

20 9 Deaths in algisyl vs 4 deaths in control group Mann et al, Eur J HF 2016

21

22 Ruvinov et al Synthesis Lectures on Tissue Engineering 2012

23 Fujita et al CLIN PHARM THER 2017

24 Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017

25 Gao et al CIRCULATION 2018 The human cardiac muscle patches (from human induced pluripotent stem cells) transplantation in swine was associated with significant improvements in left ventricular function, infarct size, myocardial wall stress, myocardial hypertrophy, and reduced apoptosis in the peri-scar boarder zone myocardium.

26

27 Mol et al, CIRCULATION 2006,

28 Clinical studies have begun for engineered valves; synthetic and biologic matrices (NCT , NCT , NCT , NCT )

29

30 Pashneh-Tala et al TISSUE ENG PART 2 REV 2016

31 Pashneh-Tala et al TISSUE ENG PART 2 REV 2016 Σε κλινικές μελέτες υπάρχουν αντικρουόμενα αποτελέσματα σχετικά με βατότητά τους μακροχρόνια

32 Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017

33 Lee et al CIRCULATION 2016

34 Τιμής ένεκεν

35 Simon Yarza et al J CARDIOVASC TRANSL RES 2017

36 Bollini et al FRONT PHYSIOL 2018

37 Lee et al CIRCULATION 2016

38 Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017

39 Taylor et al ACTA BIOMATER 2018

40 Taylor et al ACTA BIOMATER 2018

41

42 Le et al HEART LUNG CIRC 2016

43 History Continued 2001-President Bush restricts the funding for stem cell research Mid 2000 s- FDA approves most cells grafting into human bodies 2009-Obama lifts the ban on federal funding for stem cell research.

44 Le et al HEART LUNG CIRC 2016

45 Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017, <10% των ασθενών με τελικού σταδίου ΚΑ που είναι υποψήφιοι για Τχ θα υποβληθούν τελικά σε Τχ Επιπλοκές >50% στο έτος σε ασθενείς με VADs

46 Fujita et al CURR CARDIOL REP 2017 <10% των ασθενών με τελικού σταδίου ΚΑ που είναι υποψήφιοι για Τχ θα υποβληθούν τελικά σε Τχ Επιπλοκές >50% των ασθενών με VADs στο έτος Σε πολλές χώρες οι VADs δεν έχουν πάρει έγκριση ως μόνιμη θεραπεία (destination therapy) πολλοί ασθενείς καταλήγουν λαμβάνοντας μόνο φαρμακευτική αγωγή

47