Una nueva célula madre puede superar los obstáculos de la medicina regenerativa

Una nueva célula madre puede superar los obstáculos de la medicina regenerativa

Los científicos del Instituto Salk descubren un nuevo tipo de célula madre que podría generar tejidos maduros y funcionales

LA JOLLA–Los científicos del Instituto Salk han descubierto un nuevo tipo de células madre pluripotentes, células capaces de convertirse en cualquier tipo de tejido, cuya identidad está ligada a su ubicación en un embrión en desarrollo. Esto contrasta con las células madre utilizadas tradicionalmente en el estudio científico, que se caracterizan por su etapa de desarrollo relacionada con el tiempo.

En el artículo, publicado el 6 de mayo de 2015 en Naturaleza, los científicos informan que usaron estas nuevas células madre para desarrollar el primer método confiable para integrar células madre humanas en embriones de ratón no viables en un plato de laboratorio de tal manera que las células humanas comenzaron a diferenciarse en tejidos en etapa temprana.

En esta imagen, se muestra en verde un nuevo tipo de célula madre humana integrándose y desarrollándose en las células circundantes de un embrión de ratón no viable. El rojo indica células de linaje endodérmico. Las células del endodermo pueden dar lugar al tejido que cubre los órganos de los sistemas digestivo y respiratorio. La nueva célula madre, desarrollada en el Instituto Salk, promete un día producir células y tejidos funcionales de reemplazo.

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Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

“Las células específicas de la región que encontramos podrían proporcionar enormes ventajas en el laboratorio para estudiar el desarrollo, la evolución y la enfermedad, y pueden ofrecer vías para generar terapias novedosas”, dice el profesor Salk. Juan Carlos Izpisúa Belmonte, autor principal del artículo y titular de la Cátedra Roger Guillemin de Salk.

Los investigadores denominaron a esta nueva clase de células "células madre pluripotentes selectivas de la región", o rsPSC para abreviar. Las rsPSC fueron más fáciles de cultivar en el laboratorio que las células madre pluripotentes humanas convencionales y ofrecieron ventajas para la producción a gran escala y la edición de genes (alterando el ADN de una célula), ambas características deseables para las terapias de reemplazo celular.

Para producir las células, los científicos de Salk desarrollaron una combinación de señales químicas que dirigieron a las células madre humanas en una placa de laboratorio para que se orientaran espacialmente.

Luego insertaron las células madre humanas orientadas espacialmente (rsPSC humanas) en regiones específicas de embriones de ratón parcialmente disecados y las cultivaron en una placa durante 36 horas. Por separado, también insertaron células madre humanas cultivadas utilizando métodos convencionales, para poder comparar las técnicas existentes con su nueva técnica.

Mientras que las células madre humanas derivadas a través de métodos convencionales no lograron integrarse en los embriones modificados, las rsPSC humanas comenzaron a desarrollarse en tejidos en etapas tempranas. Las células de esta región de un embrión temprano experimentan cambios dinámicos para dar origen a todas las células, tejidos y órganos del cuerpo. De hecho, las rsPSC humanas comenzaron el proceso de diferenciación en las tres capas celulares principales en el desarrollo temprano, conocidas como ectodermo, mesodermo y endodermo. Los investigadores de Salk impidieron que las células se diferenciaran aún más, pero cada capa germinal era teóricamente capaz de dar lugar a tejidos y órganos específicos.

Juan Carlos Izpisúa Belmonte y Jun Wu

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Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

Colaborando con los laboratorios de los profesores de Salk José Ecker y Alan Saghatelian, el equipo de Izpisua Belmonte realizó una caracterización exhaustiva de las nuevas células y descubrió que las rsPSC mostraban características moleculares y metabólicas distintas, así como nuevas firmas epigenéticas, es decir, patrones de modificaciones químicas en el ADN que controlan qué genes se activan o desactivan sin cambiar el ADN. secuencia.

“El estado de región selectiva de estas células madre es completamente nuevo para las células madre cultivadas en laboratorio y ofrece información importante sobre cómo las células madre humanas pueden diferenciarse en derivados que dan lugar a una amplia gama de tejidos y órganos”, dice Jun Wu, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Izpisua Belmonte y primera autora del nuevo artículo. “No solo debemos considerar el momento, sino también las características espaciales de las células madre. Comprender ambos aspectos de la identidad de una célula madre podría ser crucial para generar tipos de células maduras y funcionales para la medicina regenerativa”.

La nueva célula madre (verde), desarrollada en el Instituto Salk, promete un día desarrollar células y tejidos funcionales de reemplazo.

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Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

Otros autores del artículo son: Daiji Okamura, Mo Li, Keiichiro Suzuki, Li Ma, Zhongwei Li, Chris Benner, Isao Tamura, Marie N. Krause, Joseph R. Nery, Zhuzhu Zhang, Tomoaki Hishida, Yuta Takahashi, Emi Aizawa, Na Young Kim, Concepción Rodríguez Esteban, Alan Saghatelian, Joseph Ecker, Chongyuan Luo, Yupeng He, todos del Instituto Salk; Tingting Du y Bing Ren de la Universidad de California, San Diego; Jerónimo Lajara y Pedro Guillén, de UCAM Universidad Católica San Antonio, Murcia, España; Josep M. Campistol, Hospital Clínic de Barcelona, España; y Pablo Ross de la Universidad de California, Davis.

La investigación fue apoyada por la Universidad Católica San Antonio, la Instituto Médico Howard Hughes, la Fundación Pedro Guillén, la Fundación benéfica G. Harold y Leila Y. Mathers, el Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust y del Fundación Moxie.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.