Los científicos de Salk amplían la capacidad de las células madre para regenerar cualquier tipo de tejido

Los científicos de Salk amplían la capacidad de las células madre para regenerar cualquier tipo de tejido

La nueva técnica, que permite a los científicos generar tejidos embrionarios y no embrionarios a partir de células madre cultivadas, es un paso hacia el cultivo de órganos de donantes y tejidos de reemplazo para combatir el envejecimiento y las enfermedades.

LA JOLLA—Cuando los científicos hablan de que las células madre de laboratorio son totipotentes o pluripotentes, se refieren a que las células tienen el potencial, como un embrión, de convertirse en cualquier tipo de tejido del cuerpo. Sin embargo, lo que pueden hacer las células madre totipotentes que no pueden hacer las pluripotentes es convertirse en tejidos que sostienen al embrión, como la placenta. Estos se denominan tejidos extraembrionarios y son vitales para el desarrollo y el crecimiento saludable.

Ahora, los científicos del Instituto Salk, en colaboración con investigadores de la Universidad de Pekín, en China, informan sobre el descubrimiento de un cóctel químico que permite que las células madre humanas y de ratón cultivadas hagan precisamente eso: generar tejidos embrionarios y extraembrionarios. Su técnica, descrita en la revista Celular el 6 de abril de 2017, podría arrojar nuevos conocimientos sobre el desarrollo de los mamíferos que conduzcan a un mejor modelado de enfermedades, descubrimiento de fármacos e incluso regeneración de tejidos. Se espera que esta nueva técnica sea particularmente útil para modelar procesos de desarrollo temprano y enfermedades que afectan la implantación del embrión y la función placentaria, posiblemente allanando el camino para mejorar las técnicas de fertilización in vitro.

“Durante el desarrollo embrionario, tanto el óvulo fecundado como sus células iniciales se consideran totipotentes, ya que pueden dar lugar a todos los linajes embrionarios y extraembrionarios. Sin embargo, la captura de células madre con tal potencial de desarrollo in vitro ha sido un desafío importante en la biología de células madre”, dice el profesor Salk. Juan Carlos Izpisúa Bemonte, coautor principal del artículo y titular de la Cátedra Roger Guillemin de Salk. "Este es el primer estudio que informa sobre la derivación de un tipo de célula madre estable que muestra un potencial de desarrollo doble de tipo totipotente hacia los linajes embrionarios y extraembrionarios".

Una vez que un óvulo de mamífero es fertilizado y comienza a dividirse, las nuevas células se segregan en dos grupos: las que se convertirán en el embrión y las que se convertirán en tejidos de apoyo como la placenta y el saco amniótico. Debido a que esta división del trabajo ocurre relativamente temprano, los investigadores a menudo no pueden mantener estables las líneas celulares cultivadas hasta que las células ya hayan pasado el punto en el que aún podrían convertirse en cualquier tipo. El cóctel recién descubierto otorga a las células madre la capacidad de convertirse de manera estable en cualquier tipo, lo que llevó al equipo de Salk a denominarlas células madre pluripotentes extendidas (EPS).

"El descubrimiento de las células EPS brinda una oportunidad potencial para desarrollar un método universal para establecer células madre que tengan una potencia de desarrollo extendida en los mamíferos", dice Jun Wu, científico principal de Salk y uno de los primeros autores del artículo. "Es importante destacar que la competencia quimérica superior entre especies de las células EPS las hace especialmente valiosas para estudiar el desarrollo, la evolución y la generación de órganos humanos utilizando una especie animal huésped".

Para desarrollar su cóctel, el equipo de Salk, junto con el equipo de la Universidad de Pekín, primero examinó los compuestos químicos que respaldan la pluripotencia. Descubrieron que una combinación simple de cuatro sustancias químicas y un factor de crecimiento podría estabilizar las células madre pluripotentes humanas en un estado de desarrollo menos maduro, lo que les permitiría contribuir de manera más eficiente a la formación de quimeras (una mezcla de células de dos especies diferentes) en un desarrollo. embrión de ratón. También aplicaron los mismos factores a las células de ratón y descubrieron, sorprendentemente, que las células madre de ratón recién derivadas no solo podían dar lugar a tipos de tejido embrionario, sino también diferenciarse en células de linajes extraembrionarios. Además, el equipo descubrió que las nuevas células madre de ratón tienen una capacidad superior para formar quimeras y que una sola célula podría dar lugar a un ratón adulto completo, lo que no tiene precedentes en este campo, según el equipo.

“La competencia quimérica superior de las células EPS humanas y de ratón es ventajosa en aplicaciones tales como la generación de modelos animales transgénicos y la producción de órganos de reemplazo”, agrega Wu. "Ahora estamos probando para ver si las células EPS humanas son más eficientes en la contribución quimérica a los cerdos, cuyo tamaño de órgano y fisiología son más cercanos a los humanos". Células EPS humanas, combinadas con la plataforma de complementación de blastocistos entre especies según lo informado por el mismo equipo de Salk en Celular en enero de 2017, tienen un gran potencial para la generación de órganos humanos en cerdos para satisfacer la creciente demanda de órganos de donantes.

“Creemos que la derivación de una línea estable de células madre con características totipotentes tendrá un impacto amplio y rotundo en el campo de las células madre”, dice Izpisua Belmonte.

Otros autores incluyeron: Takayoshi Yamauchi, Atsushi Sugawara y Zhongwei Li de Salk; Yang Yang, Bei Liu, Jun Xu, Jinlin Wang, Cheng Shi, Yaxing Xu, Jiebin Dong, Chengyan Wang, Weifeng Lai, Jialiang Zhu, Liang Xiong, Dicong Zhu, Xiang Li, Chen Li, Aibin He, Yaqin Du, Ting Wang , Chaoran Zhao, Haibo Li, Hongquan Zhang, Xiaochun Chi y Huan Shen de La Universidad de Pekín; Weifeng Yang y Ming Yin de Beijing Vitalstar Biotecnología; Fangyuan Sun y Xiangyun Li de Universidad de Hebei; Yifang Liu de La Universidad de Tsinghua; Cheng Li de Centro de Ciencias de la Vida de Pekín-Tsinghua; Shuguang Dúo de los Academia China de Ciencias.

El trabajo fue financiado por: el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (2016YFA0100100), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31521004), el Programa de Equipo de Investigación Innovadora y Empresarial de Guangdong (2014ZT05S216), el Proyecto de Planificación de Ciencia y Tecnología de Guangdong Provincia, China (2014B020226001), Programa de Ciencia y Tecnología de Guangzhou, China (2016B030232001), Ministerio de Educación de China (Proyecto 111), BeiHao Stem Cell and Q9 Regenerative Medicine Translational Research Institute, Joint Institute of Peking University Health Science Center, University of Michigan Health System, Peking-Tsinghua Center for Life Sciences, National Science and Technology Support Project (2014BAI02B01), CAS Key Technology Talent Program, G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, y La Fundación Moxie.