30 de septiembre de 2009
LA JOLLA, CA—Las células de la sangre del cordón umbilical se pueden reprogramar con éxito para que funcionen como células madre embrionarias, sentando las bases para la creación de un banco completo de células madre pluripotentes inducidas (iPS) derivadas de la sangre del cordón umbilical y emparejadas para -aplicaciones de estantería, informan investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos y el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, España.
"Las células madre de la sangre del cordón umbilical podrían servir como una fuente segura y 'lista para usar' para la generación de células iPS, ya que son fácilmente accesibles, inmunológicamente inmaduras y regresan rápidamente a un estado similar al de las células madre embrionarias", dice Juan Carlos Izpisúa Belmonte, Ph.D., profesor en el Laboratorio de Expresión Génica de Salk, quien dirigió el estudio publicado en la edición de octubre de la revista Célula madre celular.
Arriba: La capa endodérmica, identificada aquí por los marcadores AFP y FoxA2, da origen al tracto digestivo, los pulmones y la vejiga.
Abajo: La capa mesodérmica, identificada aquí por ASM, forma huesos, músculos, tejido conectivo y la capa media de la piel.
A nivel mundial, ya hay más de 400,000 unidades de sangre de cordón umbilical almacenadas junto con información inmunológica. Debido a su origen temprano, las células que se encuentran en la sangre del cordón umbilical contienen un número mínimo de mutaciones somáticas y poseen la inmadurez inmunológica de las células recién nacidas, lo que permite que la compatibilidad entre donante y receptor de HLA sea menos que perfecta sin el riesgo de rechazo inmunológico del trasplante.
La tipificación del antígeno leucocitario humano (HLA, por sus siglas en inglés) se usa para hacer coincidir pacientes y donantes para trasplantes de médula ósea o sangre del cordón umbilical. Los HLA son marcadores de superficie especiales que se encuentran en la mayoría de las células del cuerpo y ayudan al sistema inmunitario a distinguir entre "propio" y "no propio". “Seleccionar haplotipos HLA comunes de entre las unidades de sangre de cordón umbilical ya almacenadas para crear células iPS reduciría significativamente la cantidad de líneas celulares necesarias para proporcionar una compatibilidad HLA para un gran porcentaje de la población”, dice Izpisúa Belmonte.
Desde que las primeras células adultas se convirtieron en células iPS, han generado mucho entusiasmo como una alternativa indiscutible a las células madre embrionarias y como una fuente potencial de células madre específicas para pacientes. Desafortunadamente, recuperar las células de un paciente en el tiempo no solo es costoso, sino que podría ser difícil cuando esas células se necesitan de inmediato para reparar la médula espinal lesionada o tratar enfermedades agudas, y completamente imposible cuando los efectos del envejecimiento o las enfermedades crónicas han dañado irrevocablemente el grupo de células somáticas.
“Las líneas iPS específicas para cada paciente se han defendido como una opción clínica teóricamente ideal para regenerar tejido, pero desde un aspecto práctico y de costo-beneficio, este enfoque puede no ser factible”, dice Izpisúa Belmonte. Espera que "la producción y almacenamiento a gran escala de líneas iPS derivadas de la sangre del cordón umbilical en una red disponible públicamente pueda ser una alternativa viable para futuras aplicaciones clínicas".
Con esto en mente, Belmonte y sus colegas se propusieron transformar las células madre hematopoyéticas aisladas de la sangre del cordón umbilical en células iPS. No solo los convirtieron con éxito utilizando solo dos de los cuatro factores más utilizados (OCT4 y SOX2), sino también en menos tiempo que cualquier otra metodología publicada anteriormente. No importa si los investigadores comenzaron con sangre de cordón umbilical recién recolectada o muestras previamente congeladas, las células iPS resultantes no se distinguían de las células madre embrionarias humanas.
“La población de células de cordón umbilical utilizadas para la reprogramación expresan factores de reprogramación/células madre en niveles más altos que los que se encuentran en otras células somáticas adultas, lo que podría explicar por qué las células de cordón umbilical se pueden reprogramar con menos factores y en menos tiempo”, dice Izpisúa Belmonte. . “Es casi como si ya estuvieran a mitad de camino”.
Además, las células iPS derivadas de la sangre del cordón umbilical, células CBiPS para abreviar, pasaron todas las pruebas estándar de pluripotencia: dieron lugar a tumores de células madre conocidos como teratomas y se diferenciaron en derivados de las tres capas de tejido embrionario, incluidos los cardiomiocitos que laten rítmicamente y la dopamina. -Neuronas productoras.
El próximo objetivo de Izpisúa Belmonte es convencer a las células de sangre del cordón umbilical de que reduzcan el tiempo utilizando métodos que se consideran seguros para aplicaciones clínicas en humanos. Los protocolos originales para producir células iPS, incluido el utilizado por Belmonte y su equipo, se basan en la integración de genes extraños de "reprogramación" en el genoma de la célula huésped, un proceso asociado con riesgos que incluyen la mutación y el desarrollo de cánceres después de iPS. trasplante de células, limitando su valor terapéutico.
Pero los investigadores están trabajando arduamente para desarrollar métodos alternativos que les permitan reprogramar células sin dejar rastros genéticos, como simplemente exponer células diferenciadas a moléculas pequeñas. “Varios estudios ya han demostrado que esto podría ser posible”, dice Izpisúa Belmonte. “Si podemos demostrar que también funcionan para las células de la sangre del cordón umbilical, esto sin duda podría ser un paso adelante hacia la aplicación clínica de las células iPS. Deberíamos centrar nuestros esfuerzos en esta fuente de células en particular, las células CBiPS, al menos en un futuro próximo”.
Los investigadores que han contribuido a este trabajo incluyen a Alessandra Giorgeti, Nuria Montserrat, Trond Aasen, Federico Gonzalez, Ignacio Rodriguez-Pizà, Rita Vassena, Angel Raya, Stéphanié Boue, Maria Jose Barrero, Begoña Aran Corbella y Anna Veiga en el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, España, y Marta Torrabadella en el Banc de Sang i Teixits Vall d'Hebron de Barcelona, España.
Este trabajo fue apoyado en parte por el Ministerio de Educación y Ciencia, el Fondo de Investigaciones Sanitarias, TERCEL, Fundación Cellex y la Fundación Benéfica G. Harold y Leila Y. Mathers.
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