Los investigadores del Boston Children's Hospital, por primera vez, han generado células madre formadoras de sangre en el laboratorio utilizando células madre pluripotentes, que pueden producir prácticamente todos los tipos de células del cuerpo. El avance, publicado en la revista Naturaleza , abre nuevas vías para la investigación de las causas profundas de las enfermedades de la sangre y para crear células sanguíneas inmunocomprometidas para fines de tratamiento, derivadas de las propias células de los pacientes.
"Estamos tentadormente cerca de generar células madre de sangre humana de buena fe en un plato", dice el investigador principal George Daley, MD, PhD, que dirige un laboratorio de investigación en el Programa de Células Madre del Hospital Infantil de Boston y es decano de la Facultad de Medicina de Harvard"Este trabajo es la culminación de más de 20 años de esfuerzo".
Aunque las células hechas de células madre pluripotentes son una mezcla de células madre sanguíneas verdaderas y otras células conocidas como células progenitoras sanguíneas, demostraron ser capaces de generar múltiples tipos de células sanguíneas humanas cuando se colocan en ratones.
"Este paso abre una oportunidad para tomar células de pacientes con trastornos sanguíneos genéticos, usar la edición de genes para corregir su defecto genético y hacer células sanguíneas funcionales", dice Ryohichi Rio Sugimura, MD, PhD, primer autor del estudio yun becario postdoctoral en el Laboratorio Daley. "Esto también nos da el potencial de tener un suministro ilimitado de células madre sanguíneas y sangre al tomar células de donantes universales. Esto podría aumentar el suministro de sangre para pacientes que necesitan transfusiones".
Combinando dos enfoques para lograr un gran avance
Desde que las células madre embrionarias humanas ES se aislaron en 1998, los científicos han estado intentando, con poco éxito, utilizarlas para producir células madre formadoras de sangre. En 2007, tres grupos incluido el laboratorio Daley generaron la primeraLas células madre pluripotentes iPS de las células de la piel humana a través de la reprogramación genética.Las células iPS se usaron más tarde para generar múltiples tipos de células humanas, como las neuronas y las células cardíacas, aunque las células madre formadoras de sangre permanecieron escurridizas.
Sugimura, Daley y sus colegas combinaron dos enfoques anteriores. Primero, expusieron las células madre pluripotentes humanas células ES e iPS a señales químicas que dirigen a las células madre a diferenciarse en células y tejidos especializados durante el desarrollo embrionario normal. Esto generó endotelio hemogénico., un tejido embrionario temprano que finalmente da lugar a células madre sanguíneas, aunque la transición a células madre sanguíneas nunca se había logrado en un plato.
En el segundo paso, el equipo agregó factores reguladores genéticos llamados factores de transcripción para impulsar el endotelio hemogénico hacia un estado de formación de sangre. Comenzando con 26 factores de transcripción identificados como posibles candidatos, finalmente se redujeron a solo cinco RUNX1,ERG, LCOR, HOXA5 y HOXA9 que fueron necesarios y suficientes para crear células madre sanguíneas. Entregaron los factores a las células con un lentivirus, como se usa en algunas formas de terapia génica.
Finalmente, trasplantaron las células endoteliales hemogénicas genéticamente modificadas en ratones. Semanas después, un pequeño número de animales transportó múltiples tipos de células sanguíneas humanas en la médula ósea y la circulación sanguínea. Estos incluían precursores de glóbulos rojos, células mieloides precursoresde monocitos, macrófagos, neutrófilos, plaquetas y otras células, y linfocitos T y B. Algunos ratones pudieron montar una respuesta inmune humana después de la vacunación.
Las células ES y las células iPS fueron igualmente buenas en la creación de células madre y células progenitoras sanguíneas cuando se aplicó la técnica. Pero los investigadores están más interesados en las células iPS, que ofrecen la capacidad adicional de derivar células directamente de pacientes y modelar enfermedades.
"Ahora podemos modelar la función de la sangre humana en los llamados 'ratones humanizados'", dice Daley. "Este es un gran paso adelante para nuestra capacidad de investigar enfermedades genéticas de la sangre".
¿Qué es una célula madre sanguínea?
La técnica de los investigadores produjo una mezcla de células madre sanguíneas y las llamadas células progenitoras hematopoyéticas, que también dan lugar a las células sanguíneas. Su objetivo final es expandir su capacidad de producir células madre sanguíneas verdaderas de una manera práctica y segura, sin la necesidad de que los virus entreguen los factores de transcripción e introduzcan técnicas de edición de genes como CRISPR para corregir defectos genéticos en células madre pluripotentes antes de que se produzcan células sanguíneas.
Un desafío en la fabricación de células madre de sangre humana de buena fe es que nadie ha podido caracterizar completamente estas células.
"Se ha demostrado que es difícil 'ver' estas células", dice Sugimura. "Puede caracterizar aproximadamente las células madre sanguíneas en función de los marcadores de superficie, pero incluso con esto, puede que no sea una verdadera célula madre sanguínea. Y una vez que comienza adiferenciar y hacer células sanguíneas, no puede volver atrás y estudiarlo, ya se ha ido. Una mejor caracterización de las células madre sanguíneas humanas y una mejor comprensión de cómo se desarrollan nos daría pistas para hacer células madre sanguíneas humanas de buena fe"
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Materiales proporcionados por Boston Children's Hospital . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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