Los científicos que esperan desarrollar mejores tratamientos para la enfermedad renal han centrado su atención en los grupos de células renales en crecimiento en el laboratorio. Un día, los llamados organoides, que crecen a partir de células madre humanas, pueden ayudar a reparar los riñones dañados en las personas o serutilizado para probar medicamentos desarrollados para combatir la enfermedad renal.
Pero una nueva investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis identificó células rebeldes, es decir, células cerebrales y musculares, que acechan dentro de los organoides renales. Estas células representan solo del 10 al 20 por ciento de las células de un organoide, encontraron los científicos, pero su presencia indica que las "recetas" utilizadas para convencer a las células madre para que se conviertan en células renales sin darse cuenta están produciendo otros tipos de células.
Si bien a primera vista el descubrimiento podría verse como un revés para el uso de organoides renales como sustitutos de los riñones humanos, todavía hay una promesa. Los investigadores encontraron una manera fácil de prevenir la formación de la mayoría de esas células rebeldes, y ese mismo enfoquepodrían ser adoptados por otros científicos que encuentran células deshonestas en otros organoides, como los del cerebro, pulmón o corazón.
La investigación se publica el 15 de noviembre en Célula madre celular .
"Hay mucho entusiasmo por el crecimiento de organoides como modelos de enfermedades que afectan a las personas", dijo el autor principal Benjamin D. Humphreys, MD, PhD, director de la División de Nefrología. "Pero los científicos no han apreciado completamente que algunos deEs posible que las células que forman esos organoides no imiten lo que encontraríamos en las personas. La buena noticia es que con una intervención simple, podríamos bloquear el crecimiento de la mayoría de las células rebeldes. Esto realmente debería acelerar nuestro progreso para hacer que los organoides sean mejores modelos paraenfermedad renal humana y descubrimiento de fármacos, y la misma técnica podría aplicarse para atacar las células rebeldes en otros organoides ".
Una de las principales razones de la emoción alrededor de los organoides renales es el desafío de cuidar a los pacientes con insuficiencia renal. Solo en los Estados Unidos, casi 500,000 personas reciben diálisis por enfermedad renal en etapa terminal.
"El desarrollo de organoides renales está impulsado por la realidad de que tenemos tantos pacientes con insuficiencia renal y sin medicamentos efectivos para ofrecerlos", dijo Humphreys, quien también es el profesor Joseph Friedman de Enfermedades Renales en Medicina.
Para el estudio actual, los investigadores analizaron dos recetas ampliamente utilizadas por científicos de todo el mundo para cultivar organoides renales. Una comienza con células madre embrionarias aprobadas para investigación por los Institutos Nacionales de Salud NIH y la otra comienza con tallo pluripotente inducidocélulas, que se reprograman a partir de células adultas y tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula humana.
Se agrega un cóctel de medicamentos y factores de crecimiento a las células madre, canalizando su desarrollo hacia las células renales. Después de cultivar los organoides en el laboratorio durante cuatro semanas, un período de tiempo suficiente para que las células se especialicen, los investigadores preguntaron: ¿Qué?¿Qué tipo de células obtuvimos?
En lugar de realizar una verificación puntual para identificar las células que formaban los organoides, los investigadores se basaron en una técnica relativamente nueva para realizar una inmersión profunda. Mediante la secuenciación de ARN de una sola célula, analizaron la actividad de muchos miles de genes en 83,130 células de65 organoides renales.
"Esto genera cantidades masivas de datos, y no hay forma de que nuestros cerebros puedan darle sentido a todo", explicó Humphreys. "Pero las computadoras pueden comparar fácilmente la actividad genética en 83,000 células y, usando inteligencia artificial, agrupar tipos de células en base asu expresión génica. Entonces, en lugar de buscar células que pensamos que pensamos que encontraríamos en el organoide, nos ayudó a encontrar células incluso si nunca hubiéramos imaginado que estarían allí ".
Independientemente de la receta, los investigadores descubrieron que entre el 10 y el 20 por ciento de las células en los organoides fallaron la señal para convertirse en células renales y en su lugar se convirtieron en células cerebrales y musculares. Sin embargo, al reconstruir el proceso paso a paso por el cualLas células madre se convirtieron en células cerebrales, por ejemplo, pudieron ver con precisión dónde se salieron las cosas de los rieles y bloquear la formación de células fuera del objetivo.para ayudar a otros científicos a eliminar las células rebeldes en otros tipos de organoides.
"El progreso para desarrollar mejores tratamientos para la enfermedad renal es lento porque carecemos de buenos modelos", dijo Humphreys. "Confiamos en ratones y ratas, y no son pequeños humanos. Hay muchos ejemplos de medicamentos que han funcionado mágicamente bien enralentizar o curar la enfermedad renal en roedores, pero fracasó en los ensayos clínicos. Por lo tanto, la noción de canalizar las células madre humanas para organizarse en una estructura similar a un riñón es tremendamente emocionante porque muchos de nosotros sentimos que esto elimina potencialmente ese aspecto de "pérdida de traducción".pasar de un ratón a un humano "
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales de los Institutos Nacionales de Salud números de subvención DK103740 y DK107374, la Asociación Americana del Corazón y la Iniciativa Chan Zuckerberg.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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