Mesenchymal stromal cell therapy for carti-lage regeneration: in vivo testing in a refined preclinical sheep model of chondral and os-teochondral lesions

Abstract

Una de las patologías musculo-esqueléticas más prevalentes envuelve a las articulaciones y incluye la lesión del cartílago articular, siendo la rodilla una de las articulaciones más afectadas. Las lesiones del cartílago pueden ser divididas en dos tipos distintos: lesiones de espesor parcial (lesiones condrales) que no penetran el hueso subcondral adyacente, y lesiones de espesor total (lesiones osteocondrales) que penetran el hueso subcondral. En la actualidad no existe un tratamiento efectivo para las lesiones condrales u osteocondrales, a pesar de existir un gran esfuerzo de investigación en este sentido. La tendencia actual es desarrollar nuevos métodos celulares y basados en ingeniería tisular que puedan solucionar las limitaciones de las tecnologías existentes. Para este propósito, el uso de modelos animales es de extrema importancia, porque funcionan como una fuente de información única entre los estudios in vitro y la aplicación de la terapia en humanos. Diversos modelos animales son utilizados en el análisis de estrategias de reparación del cartílago, de pequeños a grandes animales. Los pequeños animales (roedores y conejos) están recomendados para estudios de mecanismo o prueba de concepto cuando datos sobre toxicidad, formulación, respuesta a dosis o seguridad son necesarios antes de otros estudios. No obstante, los grandes animales (perro, cerdo, cabra, oveja o caballo) son necesarios para una verdadera investigación traslacional cuyo objetivo sea obtener aprobación reguladora para el uso clínico en humanos. Este trabajo presenta el estudio de un modelo experimental animal para la evaluación de una abordaje de terapia celular en la regeneración del cartílago articular de la rodilla. El objetivo fue el desarrollo de un modelo animal refinado, para evaluar la eficacia y seguridad de terapias celulares utilizando células mesenquimales estromales con posible futura aplicación en la medicina humana, y establecer las bases para los ensayos clínicos.

One of the widest spread musculoskeletal diseases concerns the joints and involves the lesion of articular cartilage, being the knee one of the most affected joints. Cartilage lesions can be divided on two different types: partial-thickness cartilage lesions (chondral lesions) which do not penetrate the underlying subchondral bone, and full-thickness cartilage lesions (osteochondral lesions) which penentrates the subchondral bone. Actually there is no effective treatment for the chondral or osteochondral lesions, although a large investigation effort is being made in this issue. The present tendency is to develop new cell- and tissue-engineering-based methods that may overcome the size limitations of current technologies. For this purpose, the use of animal experimental models is of extreme importance, because they are a reliable source of information between the in vitro assays and the human therapy application. Several animal models are used for cartilage repair strategies testing, from small to large animal models. Small animal models (rodents or rabbits) are recommended for mechanism or proof of principle studies when data regarding toxicity, formulation, dose response or safety are needed before further pivotal studies. However large animal models (dog, pig, goat, sheep or horses) are necessary for truly translational research aimed at gaining regulatory approval for clinical use in humans. This work presents the study of an animal experimental model for the evaluation of the knee’s cartilage regeneration with cellular therapies approach. The aim was the development of a refined animal model to assess the efficacy and safety of mesenchymal stromal cellular therapies with a possible future application in human medicine, and settle the basis for the clinical trials.