ABSTRACT
La medicina regenerativa busca desarrollar estrategias para promover la regeneración de tejidos dañados. El auge de esta área de investigación biomédica y su potencial para el tratamiento de una gran variedad de enfermedades-como las neurodegenerativas, hepáticas y cardiacas, o quemaduras de piel y otros traumas-, demanda un análisis continuo sobre el estado de las investigaciones actuales, su impacto, lo que se espera en los próximos años y los debates éticos asociados. Para responder éstas y otras preguntas, revisamos algunos de los avances más importantes ocurridos en año 2011 y consultamos la opinión de un experto en medicina regenerativa, el profesor Felipe Prósper Cardoso de la Universidad de Navarra en España. Si bien los avances han sido muy significativos en el laboratorio, especialmente en la derivación de células autólogas (diferenciadas o pluripotentes) y el desarrollo de biomateriales que facilitan y promueven la regeneración, la traslación clínica de las terapias de medicina regenerativa aún es incipiente y constituye un gran reto para investigadores en esta área.
Regenerative Medicine seeks to develop strategies to restore damaged tissues. The recent boom of this research field and its potential for the treatment of a wide variety of diseases -such as neurodegenerative, hepatic and cardiac, or skin burns and various traumas- demands an ongoing analysis of the most recent investigations, their impact, the associated ethical debates, as well as the research horizon in the coming years. To answer these and other questions we reviewed the most important advances reported throughout the year 2011 and consulted the opinion of a regenerative medicine expert, profesor Felipe Prosper Cardoso from the University of Navarra in Spain. Despite the significant progress in the laboratory regarding the derivation of autologous cells (whether differentiated or pluripotent) and the development of biomaterials that facilitate regeneration, the clinical translation of regenerative medicine therapies is still incipient and constitutes a grand challenge for researchers in this fascinating field.
ABSTRACT
Since genetic engineering of humanized murine monoclonal antibodies was first demonstrated over two decades ago, antibody engineering technologies have evolved based upon an increasing understanding of the mechanisms involved in antibody generation in vivo, and a constant search for alternative routes to evolve and exploit the characteristics of antibodies. As a result, antibody engineers have devised innovative strategies for the rapid evolution and selection of antibodies and novel antibody designs (i.e., antibody fragments). Phage display, cell display and ribosome display technologies, which comprise the core of the currently available technologies for the discovery and preparation of such antibodies, are reviewed herein. This article intends to communicate the state-of-the-art technology available for the engineering of antibodies to a general readership interested in this important field. Therefore, important immunology concepts are introduced before detailed descriptions of the three antibody engineering technologies are presented in later sections. A comparison of these methodologies suggests that despite the predominance of phage display for the engineering of antibody fragments in the past 20 years, cell display and ribosome display will likely gain importance in the selection and discovery of the antibody fragments in the future. Finally, these technologies are likely to play an important role in the production of the next generation of antibody-based therapeutics.
Las tecnologías para la ingeniería de anticuerpos han evolucionado durante las últimas dos décadas, desde la demostración de la posibilidad de humanizar anticuerpos monoclonales de ratón mediante ingeniería genética, apoyadas en el creciente entendimiento de los mecanismos involucrados en la generación de anticuerpos in vivo, y en una búsqueda constante de rutas alternativas para evolucionar y explotar sus características. Es así como los ingenieros de anticuerpos han desarrollado estrategias innovadoras para la evolución y selección de anticuerpos y de novedosos diseños de anticuerpos conocidos como fragmentos de anticuerpos. Esta revisión se enfoca en tres tecnologías que comprenden el núcleo de las tecnologías actualmente disponibles para el descubrimiento y preparación de tales anticuerpos: la presentación en fagos, la presentación en células, y la presentación en ribosomas. Este artículo busca presentar el estado del arte de estas tecnologías a un grupo general de lectores interesados en este campo, por lo que inicialmente se introducen importantes conceptos de inmunología requeridos para comprender en detalle las tecnologías discutidas. Una comparación de estas metodologías para la ingeniería de anticuerpos sugiere que a pesar del dominio de las tecnologías basadas en la presentación en fagos durante los últimos 20 años, en los próximos años la presentación en células y la presentación en ribosomas probablemente ganarán importancia para la selección y descubrimiento de fragmentos de anticuerpos. Finalmente, es probable que estas tecnologías jueguen un papel importante en la producción de la siguiente generación de terapéuticos basados en anticuerpos.
ABSTRACT
Since genetic engineering of humanized murine monoclonal antibodies was first demonstrated over two decades ago, antibody engineering technologies have evolved based upon an increasing understanding of the mechanisms involved in antibody generation in vivo, and a constant search for alternative routes to evolve and exploit the characteristics of antibodies. As a result, antibody engineers have devised innovative strategies for the rapid evolution and selection of antibodies and novel antibody designs (i.e., antibody fragments). Phage display, cell display and ribosome display technologies, which comprise the core of the currently available technologies for the discovery and preparation of such antibodies, are reviewed herein. This article intends to communicate the state-of-the-art technology available for the engineering of antibodies to a general readership interested in this important field. Therefore, important immunology concepts are introduced before detailed descriptions of the three antibody engineering technologies are presented in later sections. A comparison of these methodologies suggests that despite the predominance of phage display for the engineering of antibody fragments in the past 20 years, cell display and ribosome display will likely gain importance in the selection and discovery of the antibody fragments in the future. Finally, these technologies are likely to play an important role in the production of the next generation of antibody-based therapeutics.
Las tecnologías para la ingeniería de anticuerpos han evolucionado durante las últimas dos décadas, desde la demostración de la posibilidad de humanizar anticuerpos monoclonales de ratón mediante ingeniería genética, apoyadas en el creciente entendimiento de los mecanismos involucrados en la generación de anticuerpos in vivo, y en una búsqueda constante de rutas alternativas para evolucionar y explotar sus características. Es así como los ingenieros de anticuerpos han desarrollado estrategias innovadoras para la evolución y selección de anticuerpos y de novedosos diseños de anticuerpos conocidos como fragmentos de anticuerpos. Esta revisión se enfoca en tres tecnologías que comprenden el núcleo de las tecnologías actualmente disponibles para el descubrimiento y preparación de tales anticuerpos: la presentación en fagos, la presentación en células, y la presentación en ribosomas. Este artículo busca presentar el estado del arte de estas tecnologías a un grupo general de lectores interesados en este campo, por lo que inicialmente se introducen importantes conceptos de inmunología requeridos para comprender en detalle las tecnologías discutidas. Una comparación de estas metodologías para la ingeniería de anticuerpos sugiere que a pesar del dominio de las tecnologías basadas en la presentación en fagos durante los últimos 20 años, en los próximos años la presentación en células y la presentación en ribosomas probablemente ganarán importancia para la selección y descubrimiento de fragmentos de anticuerpos. Finalmente, es probable que estas tecnologías jueguen un papel importante en la producción de la siguiente generación de terapéuticos basados en anticuerpos.
Subject(s)
Immunoglobulin Fragments/biosynthesis , Immunoglobulin Fragments/genetics , Immunoglobulin Fragments/immunology , Protein Engineering/trendsABSTRACT
Human bone marrow mesenchymal stem cells (hBMSCs) comprise a cell population capable of self-renewal and multilineage differentiation commonly isolated from bone marrow aspirates of large bones. Their osteogenic potential has been extensively exploited for the biological evaluation of scaffolds or biomaterials with applications in bone tissue engineering. This work aimed to isolate hBMSCs from femoral heads of patients undergoing total hip arthroplasty and to evaluate their osteogenic potential. Briefly, the trabecular bone was extracted and mechanically disaggregated; the released cells were cultured and non-adherent cells were removed after 4 days. The osteogenic potential was evaluated at the fifth passage after 14 and 20 days of induction, comparing cultures with and without osteogenic supplements, via Alizarin red staining and the quantification of the gene expression levels of the osteogenic markers collagen type I, osteonectin and bone sialoprotein through real-time RT-PCR. The obtained hBMSCs presented a stable undifferentiated phenotype after prolonged cell culture, matrix mineralization capabilities and expression of osteoblast phenotype upon osteogenic induction. The three markers were up-regulated in cultures under osteogenic conditions and 2 fold differences in their expression levels were found to be significant for the onset of the differentiation process. The obtained hBMSCs may have applications on the in vitro evaluation of the osteoinductivity of different biomaterials, bioactive molecules or tissue engineering scaffolds.
Las células madre mesenquimatosas de médula ósea humana (abreviadas hBMSCs) constituyen una fuente de células auto-renovables con alto potencial de diferenciación, comúnmente aisladas a partir de los aspirados medulares en huesos largos. Su diferenciación hacia el linaje osteogénico, por ejemplo, ha sido ampliamente utilizada para la evaluación biológica de biomateriales o matrices con aplicaciones en la ingeniería de tejidos óseos. El objetivo de este trabajo consistió en aislar hBMSCs a partir de la cabeza femoral de pacientes sometidos a artroplastia total de cadera, así como evaluar su potencial osteogénico. Brevemente, se extrajo el hueso esponjoso y se disgregó mecánicamente; las células desprendidas se cultivaron y las células no adherentes se eliminaron luego de 4 días. El potencial osteogénico se evaluó en la quinta generación de cultivo, mediante ensayos de diferenciación a 14 y 20 días donde se compararon cultivos con y sin suplementos osteogénicos. La evaluación se realizó mediante tinción con Alizarina Roja y la cuantificación de los niveles de expresión génica de los marcadores osteogénicos colágeno tipo I, osteonectinca y sialoprotiena ósea mediante RT-PCR en tiempo real. Las hBMSCs obtenidas presentaron un fenotipo no-diferenciado estable, así como la capacidad de mineralizar la matriz extracelular y expresar un fenotipo similar al osteoblasto durante la inducción osteogénica. Los tres marcadores evaluados se sobre-expresaron en los cultivos en condiciones osteogénicas, y se encontró que cambios hasta de 2X en sus niveles de expresión son relevantes para el desarrollo del proceso de diferenciación. El modelo de hBMSCS presentado podría ser utilizado para la evaluación in vitro de la osteoinductividad de diferentes biomateriales, moléculas bioactivas o matrices para ingeniería de tejidos.