Los investigadores de Weill Cornell Medicine han descubierto un método innovador para hacer un suministro ilimitado de células sanguíneas sanas a partir de las células fácilmente disponibles que recubren los vasos sanguíneos. Este logro marca la primera vez que un grupo de investigación ha generado tales células madre formadoras de sangre.
"Este es un avance revolucionario que nos acerca no solo al tratamiento de los trastornos sanguíneos, sino también a descifrar la compleja biología de la maquinaria de autorrenovación de células madre", dijo el autor principal, Dr. Shahin Rafii, director de Ansary StemCell Institute, jefe de la División de Medicina Regenerativa y el Profesor Arthur B. Belfer en Weill Cornell Medicine.
"Esto es emocionante porque nos proporciona un camino hacia la generación de cantidades clínicamente útiles de células madre normales para trasplantes que pueden ayudarnos a curar pacientes con enfermedades sanguíneas genéticas y adquiridas", agregó el coautor principal, el Dr. Joseph Scandura, asociadoprofesor de medicina y director científico del Silver Myeloproliferative Neoplasms Center en Weill Cornell Medicine.
Las células madre hematopoyéticas HSC son células de larga duración que maduran en todo tipo de células sanguíneas: glóbulos blancos, glóbulos rojos y plaquetas. Miles de millones de células sanguíneas circulantes no sobreviven por mucho tiempo en el cuerpo y deben reponerse continuamente.Cuando esto no sucede, pueden ocurrir enfermedades graves de la sangre, como anemia, sangrado o infecciones potencialmente mortales. Una propiedad especial de los HSC es que también pueden "autorrenovarse" para formar más HSC. Esta propiedad permite solo unos pocosmil HSC para producir todas las células sanguíneas que una persona tiene a lo largo de su vida.
Los investigadores han esperado durante mucho tiempo encontrar una manera de hacer que el cuerpo produzca HSC saludables para curar estas enfermedades. Pero esto nunca se ha logrado, en parte porque los científicos no han podido diseñar un entorno enriquecedor dentro del cual las células madre puedan convertirse encélulas nuevas y duraderas, hasta ahora.
En un artículo publicado el 17 de mayo en Naturaleza , el Dr. Rafii y sus colegas demuestran una forma de convertir eficientemente las células que recubren todos los vasos sanguíneos, llamadas células endoteliales vasculares, en HSC abundantes y completamente funcionales que se pueden trasplantar para producir un suministro vitalicio de células sanguíneas nuevas y saludables.El equipo de investigación también descubrió que los tipos especializados de células endoteliales sirven como ese ambiente nutritivo, conocido como células de nicho vascular, y hacen una coreografía de la nueva renovación de los HSC convertidos. Este hallazgo puede resolver una de las preguntas más antiguas en medicina regenerativa y reproductiva:¿Cómo las células madre reponen constantemente su suministro?
El equipo de investigación demostró en un estudio de Nature de 2014 que la conversión de células endoteliales vasculares humanas adultas en células hematopoyéticas era factible. Sin embargo, el equipo no pudo demostrar que habían generado HSC verdaderos porque la función y el potencial regenerativo de los HSC humanos solo pueden ser aproximadostrasplantando las células en ratones, que realmente no imitan la biología humana.
Para abordar este problema, el equipo aplicó su enfoque de conversión a los modelos de trasplante de médula sanguínea de ratón dotados de una función inmune normal y donde la evidencia definitiva del potencial de HSC podría probarse rigurosamente. Los investigadores tomaron células endoteliales vasculares aisladas de órganos de ratones adultos fácilmente accesiblesy les indicó que produjeran en exceso ciertas proteínas asociadas con la función de las células madre sanguíneas. Estas células reprogramadas se cultivaron y se multiplicaron en cocultivo con el nicho vascular diseñado. Las HSC reprogramadas se trasplantaron luego como células individuales con sus progenies en ratones que habían sido irradiadospara destruir todos sus sistemas inmunes y formadores de sangre, y luego monitoreados para ver si se renovarían o no y producirían células sanguíneas sanas.
Sorprendentemente, el procedimiento de conversión produjo una gran cantidad de HSC trasplantables que regeneraron todo el sistema sanguíneo en ratones durante la vida útil, un fenómeno conocido como injerto. "Desarrollamos un sistema sanguíneo completamente funcional y duradero", dijoEl autor principal, el Dr. Raphael Lis, instructor de medicina y medicina reproductiva en Weill Cornell Medicine. Además, los ratones injertados con HSC desarrollaron todos los componentes funcionales del sistema inmune. "Esto es clínicamente importante porque las células reprogramadas podrían ser trasplantadaspara permitir que los pacientes combatan las infecciones después de los trasplantes de médula ", dijo el Dr. Lis. Los ratones en el estudio continuaron viviendo vidas de duración normal y murieron muertes naturales, sin signos de leucemia ni ningún otro trastorno sanguíneo.
En colaboración con el Dr. Olivier Elemento, director asociado de Su Alteza Real el Instituto Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud de Biomedicina Computacional, y el Dr. Jenny Xiang, director de Servicios de Genómica, el Dr. Rafii y su equipo también mostraron queLos HSC reprogramados y sus progenies diferenciadas, incluidos los glóbulos blancos y rojos, así como las células inmunes, estaban dotados de los mismos atributos genéticos que los de las células madre adultas normales. Estos hallazgos sugieren que el proceso de reprogramación resulta en la generaciónde HSC verdaderos que tienen firma genética que son muy similares a los HSC adultos normales
El equipo de Weill Cornell Medicine es el primero en lograr la reprogramación celular para crear HSC injertables y auténticos, que se han considerado el santo grial de la investigación con células madre. "Creemos que la diferencia es el nicho vascular", dijo el autor colaborador Dr. JasonButler, profesor asistente de medicina regenerativa en Weill Cornell Medicine. "El crecimiento de células madre en el nicho vascular las pone de nuevo en contexto, de dónde provienen y se multiplican. Creemos que es por eso que pudimos obtener células madre capaces derenovando "
Si este método se puede ampliar y aplicar a los humanos, podría tener amplias implicaciones clínicas. "Podría permitirnos proporcionar células madre sanas a pacientes que necesitan donantes de médula ósea pero no tienen compatibilidad genética", dijo el Dr. Scandura"Podría conducir a nuevas formas de curar la leucemia y puede ayudarnos a corregir defectos genéticos que causan enfermedades de la sangre como la anemia falciforme".
"Más importante aún, nuestro modelo de expansión vascular de células madre de nicho puede emplearse para clonar los factores de crecimiento desconocidos clave producidos por este nicho que son esenciales para la autoperpetuación de las células madre", dijo el Dr. Rafii. "Identificación de esoslos factores podrían ser importantes para desentrañar los secretos de la longevidad de las células madre y traducir el potencial de la terapia con células madre al entorno clínico ".
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Materiales proporcionado por Medicina de Weill Cornell . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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