La capacidad de aislar y cultivar células madre de tejido mamario podría acelerar la investigación del cáncer

La capacidad de aislar y cultivar células madre de tejido mamario podría acelerar la investigación del cáncer

Los científicos de Salk encuentran dos proteínas clave que regulan el crecimiento de las células madre mamarias y que podrían contribuir al cáncer de mama

LA JOLLA—Al controlar cuidadosamente los niveles de dos proteínas, los investigadores del Instituto Salk han descubierto cómo mantener vivas y en funcionamiento en el laboratorio las células madre mamarias, aquellas que pueden formar tejido mamario. La nueva capacidad de propagar células madre mamarias les permite estudiar tanto el desarrollo mamario como la formación de cánceres mamarios.

“Lo que hemos demostrado es que podemos sacar estas células de un ratón y estudiarlas y regularlas en el laboratorio proporcionándoles un factor específico”, dice pedro c gris, un científico del personal de Salk's Laboratorios de la Fundación Clayton para Biología de Péptidos, quien colaboró ​​en el nuevo trabajo con Benjamin T. Spike, investigador asociado sénior en el laboratorio del profesor Salk Geoffrey M. Wahl.

Peter C. Gray, Benjamin T. Spike y Geoffrey M. Wahl

Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

Los resultados del estudio fueron publicados en la edición del 8 de abril de 2014 de la revista Informes de células madre.

Las células madre mamarias pueden dar lugar a nuevas células mamarias durante el desarrollo fetal, la adolescencia o la lactancia y también pueden desempeñar un papel en la células cancerosas, por lo que representan una vía muy prometedora para la investigación del cáncer de mama. Pero aislar las células madre y mantenerlas en el laboratorio para su estudio ha sido difícil.

“Había mucho trabajo previo que demostraba que existen células madre mamarias específicas, pero era prácticamente imposible aislarlas en cantidades de un adulto”, dice Spike. “Pero previamente descubrimos que podíamos recurrir al desarrollo temprano, cuando las células madre están presentes en proporciones más altas”.

Cuando los investigadores utilizaron tejido mamario fetal en lugar de tejido adulto de ratones, pudieron identificar qué células eran células madre, pero las células cambiarían rápidamente cuando crecieran en un plato. Una propiedad definitoria de todas las células madre es que cuando se dividen en dos nuevas células, pueden formar tanto células madre como células diferenciadas (células en camino de convertirse en un tipo específico de tejido).

Spike y Gray cultivaron las células madre mamarias en placas de cultivo y las tiñeron para que las nuevas células madre aparecieran de un color diferente al de las células mamarias diferenciadas. Luego, comenzaron a probar los efectos de dos proteínas, conocidas como CRIPTO y GRP78, que desempeñan funciones importantes tanto en la biología de las células madre como en el desarrollo embrionario.

Cuando los científicos agregan CRIPTO a una población de células madre mamarias, conservan su capacidad de producir más células madre, manteniendo la población constante. Pero cuando la acción de CRIPTO se bloquea con la molécula ALK4, las células se diferencian en células maduras y la población de células madre se reduce.

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Imagen: Informes de células madre, Spike, Benjamin T. et al. / Instituto Salk de Estudios Biológicos

“En condiciones normales, primero vemos las células amarillas, la combinación de rojo y verde dentro de una sola célula, luego vemos células que son rojas o verdes, lo que demuestra que nuestras células tenían la capacidad de producir dos tipos diferentes de células maduras. ”, dice Spike. “Pero luego, cuando volvemos a hacer el experimento y comenzamos a cambiar los niveles de proteína, la proporción de estas células se vuelve muy diferente”.

Los investigadores encontraron que cuando bloquearon CRIPTO, las células en su mayoría formaron células diferenciadas en lugar de nuevas células madre. Con el tiempo, esta población de células madre se redujo ya que no se estaban repoblando. Cuando, en cambio, aumentaron los niveles de CRIPTO, la colonia de células madre creció a medida que se producían nuevas células madre con más frecuencia que las células diferenciadas.

En estudios en ratones, los científicos también encontraron que CRIPTO ayudó a los animales a formar nuevos tejidos mamarios, lo que llevó al equipo a plantear la hipótesis de que las células cercanas en la grasa podrían producir CRIPTO para estimular el crecimiento del tejido mamario.

En un estudio anterior, el grupo de Gray había descubierto que la proteína GRP78 se une a CRIPTO en la superficie de las células y regula la función de CRIPTO. Esto llevó a los científicos a probar si GRP78 tenía algún efecto sobre las células madre mamarias. Como sospechaban, cuando las células carecían de GRP78 en sus superficies, no respondían a CRIPTO.

Tanto CRIPTO como GRP78 han estado implicados en cánceres, incluidos el cáncer de mama y el cáncer de pulmón. Los científicos creen que los niveles altos de cualquiera de las proteínas podrían estimular el crecimiento del tumor utilizando vías similares a las que utilizan para estimular el crecimiento del tejido mamario. Con la nueva capacidad de aislar y mantener las células madre mamarias, Spike y Gray esperan poder descubrir detalles sobre exactamente qué programas celulares activan CRIPTO y GRP78. Comprender esto en las células madre podría comprender mejor cómo estas proteínas están involucradas en el crecimiento tumoral.

Las células mamarias fetales aisladas muestran altos niveles de CRIPTO (verde) y GRP78 (rojo), que se ha descubierto que ayudan a controlar la diferenciación de las células madre mamarias.

Imagen: Informes de células madre, Spike, Benjamin T. et al. / Instituto Salk de Estudios Biológicos

Además, los investigadores creen que dirigirse a CRIPTO y GRP78, que son objetivos farmacológicos ideales ya que están presentes fuera de las células, podría detener o retrasar el crecimiento del cáncer.
“Parece cada vez más que lo que se requiere para atacar el cáncer es tener muchas terapias que lleguen a diferentes vías”, dice Gray. "Creemos que apuntar a CRIPTO y GRP78 podría ser una forma única de complementar las modalidades de tratamiento existentes al atacar las células similares a las células madre en el cáncer".

Otros investigadores del estudio fueron Evan Booker, Madhuri Kalathur, Rose Rodewald, Julia Lipianskaya, Justin La, Marielle He y Geoffrey M. Wahl del Instituto Salk de Estudios Biológicos, y Jonathan A. Kelber, Tracy Wright y Richard Klemke de la Universidad. de California San Diego

Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Investigación Médica Clayton, la Fundación de Investigación del Cáncer de Mama, un premio del Departamento de Defensa, una subvención del Cancer Center Core y el Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust.

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.