Una nueva investigación del Instituto Stowers de Investigación Médica ha identificado el respaldo de un sistema biológico importante: el sistema hematopoyético, cuyas células madre adultas reponen constantemente el suministro de sangre del cuerpo.
El hallazgo proporciona evidencia de que las células madre hematopoyéticas HSC consisten en diferentes poblaciones funcionales de células, incluidas las células "preparadas", que están listas en cualquier momento para ser activadas para producir glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas,y células de "reserva", que entran en juego cuando ha habido daños en las células madre de primera línea.
"Bajo estrés severo, radiación o quimioterapia que daña las células sanguíneas, incluidas las células madre hematopoyéticas preparadas, es cuando las células de reserva se activan", dice Linheng Li, Ph.D., investigador del Instituto Stowers y autor principal deel estudio.
Los HSC de reserva podrían ser la clave para comprender cómo se repoblan las células sanguíneas después de que una lesión grave agota la médula ósea que produce las células sanguíneas. Este concepto puede proporcionar una idea para comprender las células leucémicas resistentes al tratamiento. El estudio aparece en línea el 15 de enero de 2019, enel periódico Informes de celda .
Cada segundo, los increíbles HSC regenerativos que residen en el núcleo de la mayoría de los huesos producen dos millones de nuevas células sanguíneas. Solo una fracción de estas células se mueve activamente a través del ciclo celular en un momento dado; el resto se encuentra en unestado inactivo o inactivo, que alguna vez se creyó que los protegía del daño. Sin embargo, varios estudios han demostrado que la mayoría de estos HSC inactivos son sensibles al daño del ADN por la quimioterapia.
Hace más de una década, Li sugirió que una población especial de HSC que son resistentes al daño aún podría residir en la médula ósea, escondida en algún nicho inexplorado. En este estudio, Meng Zhao, Ph.D. ahora miembro de la facultaden la Universidad Sun Yat-Sen en Guangzhou, China, Fang Tao, Ph.D., Zhenrui Li, Ph.D. ahora miembro del Hospital de Investigación Infantil St. Jude, Aparna Venkatraman, Ph.D. y XiC. Él, MD, realizó una serie de experimentos utilizando un modelo de ratón para demostrar que estas células existen.
Un experimento clave utilizó un marcador de superficie celular para aislar HSC de reserva y cebados. Los investigadores trasplantaron HSC de reserva o HSC cebados en animales receptores. Después de que se establecieron los injertos, trataron a los ratones receptores con el agente de quimioterapia 5-fluorouracilo 5-FUMientras que los HSC cebados reflejados por sus células sanguíneas derivadas comenzaron a disminuir después del tratamiento, los derivados de los HSC de reserva quedaron ilesos. "En efecto, demostramos que las células madre hematopoyéticas tienen subpoblaciones funcionalmente distintas, una que actúa en condiciones normales, yel otro que actúa en momentos de estrés ", dice Li.
Luego, los investigadores examinaron el hueso y la médula de los ratones trasplantados, etiquetaron las células de reserva con etiquetas fluorescentes y las estudiaron microscópicamente para determinar su ubicación en la médula ósea. Con Sarah Smith, Ph.D., del Centro de Microscopía de Stowers,detectó las células marcadas con fluorescencia que acechaban en un nicho especializado a lo largo de la superficie interna del hueso, adyacente a una población de células conocidas como células N-cadherina + revestimiento de hueso, que el equipo de Li informó en 2003 como el primer nicho identificado para apoyarHSC. En el estudio actual, Tao y sus colegas descubrieron que estas células N-cadherina + que recubren los huesos son células madre mesenquimales o esqueléticas con el potencial de producir hueso, cartílago y grasa. Por lo tanto, la N-cadherina puede usarse como un marcador paraaislar las células madre esqueléticas y puede tener usos potenciales en la medicina regenerativa de huesos y cartílagos.
Estas células de revestimiento óseo N-cadherina + parecen proteger a las células de reserva de lesiones al alimentarlas con factores de supervivencia como el factor de células madre apropiadamente llamado y otros. Cuando los investigadores agotaron estas células de soporte, las células de reserva ya no pudieron sobrevivirtratamiento de quimioterapia.
"Curiosamente, encontramos que las células N-cadherina + que recubren el hueso también son resistentes a la quimioterapia, mientras que las células del estroma en la médula central son sensibles a la quimioterapia, lo que permite que las células N-cadherina + apoyen mejor las células madre de reserva", dijo Tao, quien, junto con Zhao, es el primer coautor del estudio.
Otros coautores incluyen Jay Unruh, Ph.D., Shiyuan Chen, Christina Ward, Pengxu Qian, Ph.D., John M. Perry, Ph.D., Heather Marshall, Ph.D., y Jinxi Wang, MD, Doctor.
El trabajo fue apoyado por fondos del Instituto de Investigación Médica de Stowers para LL y una subvención al Centro de Cáncer de la Universidad de Kansas del Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud con el número de premio P30CA168524. El apoyo adicional incluyó Investigación clave nacional yPrograma de Desarrollo de China 2017YFA0103403, 2018YFA0107203 a MZ; Departamento de Biotecnología, Ministerio de Ciencia y Tecnología, Asociación de ultramar del Gobierno de India a AV; y los números de premio de los Institutos Nacionales de Salud R01AR059088 y R01DE018713 a JW El contenido es responsabilidad exclusiva delos autores y no necesariamente representan las opiniones oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.
Resumen laico de hallazgos
Las células madre adultas formadoras de sangre residen profundamente en la médula ósea y son responsables de regenerar el suministro de sangre del cuerpo, incluidos los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas. En un estudio publicado en línea el 15 de enero de 2019, en la revista Informes de celda , los científicos del Instituto de Investigación Médica Stowers del laboratorio de Linheng Li, Ph.D., y sus colaboradores investigaron cómo estas células, a pesar de ser sensibles al daño en el ADN, logran repoblar las células sanguíneas después de que la quimioterapia o la lesión hayan agotado sus números.
Los investigadores informan que un subconjunto de células madre adultas hematopoyéticas formadoras de sangre, llamadas células madre hematopoyéticas "de reserva", son resistentes a la quimioterapia. Estas HSC de reserva están ubicadas en un nicho especializado, compuesto de células en el interiorsuperficie ósea que expresa la molécula N-cadherina, en la médula ósea del ratón. El hallazgo avanza la comprensión de la biología HSC y puede abrir nuevas vías para el tratamiento de enfermedades de la sangre como la leucemia y los trastornos autoinmunes.
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Materiales proporcionado por Instituto Stowers de Investigación Médica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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