Los científicos de la UCLA han desarrollado una nueva estrategia para aislar, madurar y trasplantar eficientemente las células del músculo esquelético creadas a partir de células madre pluripotentes humanas, que pueden producir todos los tipos de células del cuerpo. Los hallazgos son un paso importante hacia el desarrollo de una terapia de reemplazo de células madre paraenfermedades musculares, incluida la distrofia muscular de Duchenne, que afecta aproximadamente a 1 de cada 5,000 niños en los EE. UU. y es la enfermedad genética mortal más común en la infancia.
El estudio fue publicado en la revista Biología celular natural por la autora principal April Pyle, profesora asociada de microbiología, inmunología y genética molecular y miembro del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre en UCLA. Utilizando el proceso de desarrollo humano natural como guía, los investigadores desarrollaron formaspara madurar las células musculares en el laboratorio para crear fibras musculares que restauran la distrofina, la proteína que falta en los músculos de los niños con Duchenne.
Sin distrofina, los músculos se degeneran y se debilitan progresivamente. Los síntomas de Duchenne generalmente comienzan en la primera infancia; los pacientes pierden gradualmente la movilidad y generalmente mueren por insuficiencia cardíaca o respiratoria alrededor de los 20 años. Actualmente no hay forma de revertir o curar la enfermedad.
Durante años, los científicos han estado probando diferentes métodos que dirigen a las células madre pluripotentes humanas para generar células madre del músculo esquelético que puedan funcionar adecuadamente en el músculo vivo y regenerar las fibras musculares productoras de distrofina. Sin embargo, el estudio dirigido por Pyle encontró que los métodos actualesson ineficientes; producen células inmaduras que no son apropiadas para modelar Duchenne en el laboratorio o crear una terapia de reemplazo celular para la enfermedad.
"Hemos descubierto que solo porque una célula del músculo esquelético producida en el laboratorio exprese marcadores musculares, no significa que sea completamente funcional", dijo Pyle. "Para que una terapia con células madre para que Duchenne avance, debemos tener unmejor comprensión de las células que estamos generando a partir de células madre pluripotentes humanas en comparación con las células madre musculares que se encuentran naturalmente en el cuerpo humano y durante el proceso de desarrollo ".
Al analizar el desarrollo humano, los investigadores encontraron una célula del músculo esquelético fetal que es extraordinariamente regenerativa. Tras un análisis adicional de estas células del músculo fetal se descubrieron dos nuevos marcadores de la superficie celular llamados ERBB3 y NGFR; esto permitió a los investigadores aislar con precisión las células musculares detejido humano y sepárelos de varios tipos de células creados usando células madre pluripotentes humanas.
Una vez que pudieron aislar las células del músculo esquelético utilizando los marcadores de superficie recientemente identificados, el equipo de investigación maduró esas células en el laboratorio para crear fibras musculares productoras de distrofina. Las fibras musculares que crearon eran células musculares uniformemente, pero las fibras aún estabanmás pequeño que los que se encuentran en el músculo humano real.
"Nos faltaba otro componente clave", dijo Michael Hicks, autor principal del estudio. Las células del músculo esquelético no estaban madurando adecuadamente, explicó. "Necesitábamos un músculo más grande y más fuerte que también tuviera la capacidad de contraerse".
Una vez más, el equipo buscó respuestas en las etapas naturales del desarrollo humano. Hicks descubrió que una vía de señalización celular específica llamada TGF Beta debe desactivarse para permitir la generación de fibras musculares esqueléticas que contienen las proteínas que ayudan a los músculos a contraerse.Finalmente, el equipo probó su nuevo método en un modelo de ratón de Duchenne.
"Nuestro objetivo a largo plazo es desarrollar una terapia de reemplazo celular personalizada usando las propias células del paciente para tratar a los niños con Duchenne", dijo Hicks. "Entonces, para este estudio seguimos los mismos pasos, de principio a fin, que nosotros 'd seguir al crear estas células para un paciente humano "
Primero, las células del paciente Duchenne se reprogramaron para convertirse en células madre pluripotentes. Luego, los investigadores eliminaron la mutación genética que causa Duchenne usando la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9. Usando los marcadores de superficie ERBB3 y NGFR, se aislaron las células del músculo esquelético yluego se inyectó en ratones al mismo tiempo que se administró un inhibidor de TGF Beta.
"Los resultados fueron exactamente lo que esperábamos", dijo Pyle. "Este es el primer estudio que demuestra que las células musculares funcionales se pueden crear en un laboratorio y restaurar la distrofina en modelos animales de Duchenne utilizando el proceso de desarrollo humano comoUna guía."
La investigación adicional se centrará en generar células madre del músculo esquelético que puedan responder a lesiones continuas y regenerar nuevos músculos a largo plazo utilizando la nueva estrategia de aislamiento y maduración del equipo.
La estrategia recientemente identificada para generar músculo esquelético a partir de células madre pluripotentes humanas está cubierta por una solicitud de patente presentada por el Grupo de Desarrollo Tecnológico de UCLA en nombre de The Regents de la Universidad de California, con Michael Hicks y April Pyle como co-inventores.
La investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud K01AR061415, el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel R01AR064327, el Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Translacionales, el Departamento de Defensa W81XWH-13-1-0465, el Instituto de Medicina Regenerativa de California RB5-07230, DISC1-08823, DISC2-08824, el Centro de Distrofia Muscular Duchenne en UCLA, una beca Cure Duchenne, una beca de capacitación del Centro de Institutos Nacionales Paul Wellstone y laPremio de Investigación de la Fundación Rose Hills de la UCLA Broad Stem Cell Center y Shaffer Fellowship.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Ciencias de la salud de Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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