A quartet of genes controls growth of blood stem cells

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2016-03-quartet-genes-growth-blood-stem.html

An important element in getting blood stem cells to multiply outside the body is to understand which of the approximately 20 000 genes in the human body control their growth. A research team at Lund University in Sweden has studied close to 15 000 of these genes alongside each other. The researchers have succeeded in identifying four key genes which, together, govern the growth and multiplication of the stem cells. The study is now being published in the journal Cell Reports.

The authors investigated the effects of 15,000 genes on the balance between self-renewal and differentiation of the human blood stem cell (blue box). A deeper understanding would enable us to design better protocols to grow these cells outside the body to improve bone marrow transplants for patients suffering for blood cancers, but also identify novel genes to target specifically during the treatment of leukemia (left & right panels). The researchers discovered that Cohesin, a ring-like protein complex that binds to the DNA in all of our cells, is a tight controller of the self-renewal vs. differentiation balance in blood stem cells. Deficiency of Cohesin causes an increase in self-renewal at decrease in differentiation of human blood stem cells.

Every day, over 100 billion new mature blood cells are generated in an adult human. This major production places high demands on the blood stem cells which must be capable both of maturing into specialised blood cells and of self-renewing and multiplying.

In a bone marrow transplant (also referred to as a stem cell transplant), the blood stem cells are responsible for the formation of a new blood system. In order to make stem cell transplants safer and available to more patients with diseases such as leukemia or hereditary blood disorders, researchers in many parts of the world are studying how to expand - multiply - blood stem cells. Yet many of the fundamental mechanisms of the process are still unknown.

"Clarifying what regulates the balance between multiplication and maturation of blood stem cells could provide the right keys to expanding them outside the body. In addition, it would enable the identification of new points of attack for the treatment of blood cancer, which is precisely a disruption of the balance between multiplication and maturation", explains Roman Galeev, a doctoral student at the Stem Cell Centre at Lund University's Department of Laboratory Medicine, and first author of the study.

An important step on the way is to map which of the thousands of human genes affect the regulation of stem cell growth. Through RNA interference, a technique in which individual genes in the stem cells are selectively neutralized, the research team in Lund has succeeded in identifying the genes which affect the regulation of blood stem cells.

"The research is unique as the study of so many genes alongside one another is unprecendented. In addition, we have used human blood stem cells, which is difficult in itself as it is requires the gathering of a large amount of material", says Jonas Larsson, Associate Professor at the Department of Laboratory Medicine who supervised the study.

Of the 15 000 genes that were tested, the research team found around 20 candidates with a strong capacity to affect the balance of growth in the blood stem cells. What was striking was that four of these 20 genes were physically connected through cooperation in a protein complex.

"The discovery showed that this protein complex is crucial and has an overarching function in the growth of the blood stem cells", says Jonas Larsson.

The protein complex, consisting of the four genes plus one further gene, is called cohesin and forms a sort of brace which holds different parts of the DNA strand together in the cell. The researchers believe that this allows the cohesin complex to control access to the "on/off switches" in the DNA, and to change the impulses the blood stem cells receive from various genes, thereby affecting cell division. The blood stem cell either multiplies or matures to become a specialised cell with other tasks.

Independently of the Lund researchers' discovery, other research in the field of blood cancer has recently identified mutations in the exact same four genes in patients with various forms of blood cancer.

"This is incredibly exciting! Together with the results from our study, this indicates that the cohesin genes are directly and crucially significant in the development of blood cancer. Our findings entail a new understanding of how the expansion of blood stem cells is controlled. Eventually, this can lead to new ways of affecting the process, either to prevent the development of cancer or to expand the stem cells for transplant", concludes Roman Galeev.

Explore further: Researchers poke around for blood genes

More information: Roman Galeev et al. Genome-wide RNAi Screen Identifies Cohesin Genes as Modifiers of Renewal and Differentiation in Human HSCs, Cell Reports (2016). DOI: 10.1016/j.celrep.2016.02.082

Cultivo enriquecido de células nerviosas humanas para su trasplante al cerebro

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/18800/cultivo-enriquecido-de-celulas-nerviosas-humanas-para-su-trasplante-al-cerebro/es/

Unos científicos han desarrollado una tecnología de microandamios tridimensionales que promueve la reprogramación de las células madre en neuronas, y que apoya el crecimiento de conexiones neuronales capaces de transmitir señales eléctricas. La inyección de estas redes de células neuronales humanas funcionales, en comparación con lo logrado al inyectar células individuales, mejoró drásticamente su supervivencia después de su trasplante en cerebros de ratón. Se trata de una nueva y prometedora plataforma que podría convertir en un tratamiento viable el trasplante de neuronas para una amplia gama de trastornos neurodegenerativos humanos.

Anteriormente, el trasplante de neuronas para tratar afecciones neurodegenerativas, como la enfermedad de Parkinson, tenía un éxito muy limitado debido a la escasa supervivencia de las neuronas que eran inyectadas como una solución de células individuales.

La investigación la ha realizado el equipo integrado por Prabhas Moghe, de la Universidad Rutgers, en Piscataway, New Jersey, Estados Unidos, así como por científicos de esa y otras instituciones.

Trabajando juntos, los expertos en células madre y los expertos en biomateriales desarrollaron un sistema capaz de transportar células neurales en el exigente viaje que acarrea su trasplante e injerto en el tejido cerebral anfitrión.

Los investigadores experimentaron con la creación de andamios hechos de diferentes tipos de fibras de polímero, y de diversos grosores y densidades. Finalmente crearon una red de fibras relativamente gruesas usando un polímero al que las células madre se adherían con éxito. Las células madre utilizadas eran células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), que pueden ser generadas fácilmente a partir de diversos tipos de células adultas, como por ejemplo las de la piel. Las iPSCs fueron inducidas a diferenciarse en células neurales mediante la introducción en ellas de la proteína NeuroD1.

La imagen muestra neuronas humanas en el andamio tridimensional, exhibiendo actividad (en amarillo) en respuesta a una corriente eléctrica.

Para poner a prueba la viabilidad de los andamios llenos de neuronas al ser trasplantados, los investigadores los hicieron lo bastante pequeños como para inyectarlos en tejido cerebral de ratón, usando una aguja hipodérmica estándar. Inyectaron andamios que llevaban neuronas humanas en secciones de cerebro de ratones, y las compararon con las neuronas humanas inyectadas como células individuales y disociadas.

Las neuronas en los andamios habían incrementando drásticamente su supervivencia celular en comparación con las suspensiones de células individuales. Los andamios también promovieron un crecimiento neuronal y una actividad eléctrica mejores. Las neuronas inyectadas individualmente en suspensión desembocaron en una situación con muy pocas células sobreviviendo al procedimiento del trasplante.

El éxito del estudio aporta a este grupo interdisciplinario razones para creer que su sistema es prometedor para un eventual tratamiento de afecciones neurodegenerativas humanas. De hecho, están ahora afinando su sistema para que llegue a usarse específicamente como terapia de trasplante para el Parkinson. El plan es desarrollar métodos para diferenciar las células madre en neuronas productoras de dopamina, el tipo específico de neurona que decae en las personas con esta enfermedad.

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Encuentran una relación entre la reprogramación celular y la leucemia

Fuente: http://www.tendencias21.net/Encuentran-una-relacion-entre-la-reprogramacion-celular-y-la-leucemia_a42250.html

Investigadores europeos del Centro de Regulación Genómica de Barcelona han encontrado un mecanismo de reprogramación de células madre relacionado con la leucemia mieloide. Los resultados del estudio, que publica la revista 'Nature Cell Biology', podrían tener implicaciones en la medicina regenerativa y el tratamiento del cáncer.

La capacidad para reprogramar células ha revolucionado la investigación en el campo de las células madre y tiene grandes implicaciones en la mayoría de campos de la biología moderna. Hace una década el científico ganador del premio Nobel Shinya Yamanaka describió un procedimiento que revolucionó la biología de las células madre. Al introducir una combinación de cuatro genes en células humanas en cultivos procedentes de muestras de biopsias, Yamanaka consiguió generar células madre pluripotentes inducidas (iPS) a partir de células maduras de la piel o la sangre. 

Las células iPS son muy parecidas a las células madre embrionarias y se pueden transformar de nuevo en células de la piel o de la sangre, pero también en neuronas y otros tipos de células del cuerpo, siendo así candidatas muy atractivas para la medicina regenerativa. 

Numerosos laboratorios en todo el mundo están utilizando células iPS derivadas de muestras de pacientes para estudiar sus enfermedades con células cultivadas en una placa en el laboratorio, y desarrollar componentes para tratar la enfermedad. Otros grupos estudian cómo funciona la reprogramación para mejorar los protocolos existentes y generar células iPS de alta calidad para terapias celulares. Hasta ahora, estos estudios se han visto obstaculizados por el hecho que sólo una pequeña parte de las células derivadas de muestras de biopsias de pacientes conseguían convertirse en iPS, y por qué aquellas que sí lo hacen, a las que llaman “células de élite”, no pueden ser reconocidas antes de convertirse. 

Ahora, un equipo europeo de científicos, liderados por Thomas Graf y su laboratorio del Centro de Regulación Genómica de Barcelona, han dado un paso adelante en la creación de estas células de élite y han descubierto una conexión sorprendente entre la reprogramación de las células iPS, la formación de la sangre y el cáncer sanguíneo. 

En trabajos anteriores, el equipo de Graf descubrió que al introducir una proteína llamada C/EBPa en linfocitos (un tipo de células del sistema inmune) de ratones, éstos se convertían casi por arte de magia en células de élite para ser reprogramadas por el cóctel de Yamanaka. 

Juntos, la C/EBPa y los cuatro factores de Yamanaka “encendían” o “apagaban” los genes compactados en la cromatina. La expresión de los genes, es decir, la combinación de genes “encendidos” y “apagados”, es crucial para la reprogramación celular. De modo que para reprogramar células, los genes importantes para las funciones de las células madre deben estar “encendidos”, mientras que los genes importantes para la especialización de las células deben permanecer “apagados”.

En el nuevo trabajo, publicado en la revista Nature Cell Biology, Bruno Di Stefano, del laboratorio de Graf en el CRG, en colaboración con Janus Jakobsen y Bo Porse del Centro de Investigación e Innovación en Biotecnología de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), Samuel Collombet y Denis Thieffry de la Ecole Normal Superieure de París, y Michael Wierer y Matthias Mann del Max Planck Institute de Martinsried (Alemania), han encontrado el mecanismo por el que la C/EBPa consigue mejorar la reprogramación. 

Los científicos han observado que C/EBPa cambia la cromatina y el conjunto de proteínas o proteoma de los linfocitos B para hacerlos receptivos a la acción de los factores de Yamanaka. “Hemos hecho un gran avance para comprender cómo C/EBPa contribuye a la reprogramación celular y nos permite obtener células de élite de forma mucho más eficiente. También hemos descubierto que estas células de élite creadas de forma artificial son muy similares a los glóbulos blancos de la sangre de la médula ósea, llamados mieloblastos, y que éstos también requieren de C/EBPa para su formación”, explica Graf, en la nota de prensa del CRG. 

Es importante tener en cuenta que los mieloblastos son también un tipo de células de élite que desarrollan cáncer: los animales que carecen de C/EBPa son resistentes a la leucemia mieloide aguda puesto que sus mieloblastos no son capaces de “encender” los oncogenes necesarios para la formación del tumor. 

Los nuevos estudios muestran que C/EBPa establece una conexión entre la formación de células madre pluripotentes, la especificación de células sanguíneas en la médula ósea y la generación de células cancerígenas mieloides. “Nuestro trabajo arroja luz sobre cómo los cambios en la estabilidad de las proteínas y la accesibilidad de la cromatina influyen en la proliferación celular y el cáncer,” añade Janus Jakobsen. 

La investigación ha contado con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad de España, la Generalitat de Cataluña, la Fundación “La Marató” de Televisión de Cataluña, el Consejo Europeo de Investigación (ERC) mediante la Synergy Grant (4D-Genome), la European Molecular Biology Organisation (EMBO) y la NovoNordisk Foundation.

Referencia bibliográfica: 

Di Stefano et al.: C/EBPα creates elite cells for iPS cell reprogramming by upregulating Klf4 and post-transcriptionally increasing Lsd1 and Brd4 levels. Nature Cell Biology (2016). DOI: 10.1038/ncb3326.

Regeneran tejido muscular cardiaco en corazones humanos descelularizados

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/18715/regeneran-tejido-muscular-cardiaco-en-corazones-humanos-descelularizados/

Unos investigadores han recorrido los primeros pasos hacia la creación de corazones humanos biomodificados, usando corazones donados desposeídos de todos los componentes que generarían una respuesta inmunitaria de rechazo y con células musculares cardíacas generadas a partir de células madre pluripotentes inducidas, que podrían proceder del receptor potencial.

Los logros alcanzados por el equipo de Harald Ott y Jacques Guyette, del Hospital General de Massachusetts (MGH) en Estados Unidos, incluyen el desarrollo de un sistema biorreactor automatizado capaz de sostener a todo un corazón humano durante el proceso de recelularización.

Generar tejido cardíaco funcional supone enfrentarse a varios retos. Estos incluyen proporcionar un andamio estructural que sea capaz de sostener la función cardíaca, un suministro de células cardíacas especializadas, y un entorno que les permita a las células vivir y repoblar el andamio para formar tejido maduro capaz de manejar las funciones cardíacas complejas.

Un andamio cardíaco de todo un corazón humano, parcialmente recelularizado, resembrado con cardiomiocitos humanos derivados de células madre pluripotentes inducidas, bajo cultivo en un biorreactor que suministra una solución de nutrientes y replica algunas de las condiciones ambientales que hay en el entorno de un corazón vivo.

En 2008, el Dr. Ott desarrolló un procedimiento para despojar de células vivas a un órgano donado mediante una solución limpiadora, y después repoblar la matriz extracelular resultante (destinada a actuar como andamio) con las clases apropiadas de células. Desde entonces su equipo ha utilizado dicho enfoque para generar riñones y pulmones funcionales de rata, y ha descelularizado corazones, pulmones y riñones de animales grandes. El nuevo estudio es el primero en el que se ha llevado a cabo un análisis detallado de la matriz-andamio que queda después de la descelularización de corazones humanos completos, junto con la recelularización de la matriz cardíaca, de manera tridimensional y en todo el corazón.

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New way to harvest stem cells better for donors

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2016-03-harvest-stem-cells-donors.html

Australian scientists have developed a new method for harvesting stem cells, which is less invasive and reduces side effects for donors.

A hematopoietic stem cell (HSC) is being mobilized from the bone marrow microenvironment into a blood vessel.

For bone marrow transplantation, stem cells are routinely harvested from healthy donors and used to treat patients with cancers including leukaemia.

Current harvesting methods take a long time and require injections of a growth factor to boost stem cell numbers. This often leads to side effects.

The discovery, published in Nature Communications, reduces the time required to obtain adequate numbers of stem cells, without the need for a growth factor.

The method, developed by a team of CSIRO researchers working within the manufacturing arm of CSIRO with the Australian Regenerative Medicine Institute (ARMI) at Monash, combines a newly discovered molecule (known as BOP), with an existing type of molecule (AMD3100) to mobilise the stem cells found in bone marrow out into the blood stream.

CSIRO researcher Dr Susie Nilsson said her team was able to demonstrate that combining the two molecules directly impacts stem cells so they can be seen in the blood stream within an hour of a single dosage.

"Current treatment requires the patient to have growth factor injections for several days leading up to the procedure," Dr Nilsson said.

"Using the new method eliminates the need for this, meaning a procedure that once took days can be reduced to around an hour."

Until now AMD3100 has only been effective in increasing stem cell numbers when combined with the growth factor.

"But the growth factor can cause unpleasant side effects like bone pain and spleen enlargement for some patients," Dr Nilsson said.

"Other patients simply don't respond well, and their stem cell count never gets high enough for a successful transplant."

The scientists found that combining the two small molecules not only eliminates the need for the growth factor, but when the harvested cells are transplanted they can replenish the entire bone marrow system, and there are no known side effects.

Professor Peter Currie, ARMI Director, said a major benefit of the discovery is that harvesting stem cells will become more efficient and effective, considerably reducing the stress for donors.

"We're looking forward to seeing patients benefit from this discovery," Professor Currie said.

So far successful pre-clinical studies have demonstrated the effectiveness of the treatment.

The next step is a phase 1 clinical trial assessing the combination of BOP molecule with the growth factor, prior to the eventual successful combination of the two small molecules BOP and AMD3100.

More information: Benjamin Cao et al. Therapeutic targeting and rapid mobilization of endosteal HSC using a small molecule integrin antagonist, Nature Communications(2016). DOI: 10.1038/ncomms11007

Journal reference: Nature Communications

Desarrollan células madre con la mitad de cromosomas

Fuente: http://www.tendencias21.net/Desarrollan-celulas-madre-con-la-mitad-de-cromosomas_a42277.html

Científicos de Israel y EE.UU. han generado un nuevo tipo de células madre embrionarias, que llevan una sola copia del genoma humano, en lugar de las dos copias que se encuentran habitualmente en las células madre normales. En un artículo publicado en 'Nature', explican que estas células 'haploides' son especialmente útiles en los análisis genéticos, puesto que las mutaciones son más fáciles de observar en ellas.

Una célula haploide con 23 cromosomas (izda.), y una diploide con 46 (dcha.).

Científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén (Israel), el Centro Médico de la Universidad de Columbia y el Instituto de Investigación Fundación de Células Madre Nueva York (EE.UU.) han conseguido generar con éxito un nuevo tipo de células madre embrionarias que llevan una sola copia del genoma humano, en lugar de las dos copias que se encuentran habitualmente en las células madre normales. Los científicos informan de sus hallazgos en la revista Nature. 

Las células madre descritas en el artículo, informa Columbia en un comunicado, son las primeras células humanas de las que se sabe que son capaces de realizar la división celular con una sola copia del genoma de las células de los padres. 

Las células humanas se consideran "diploides" porque heredan dos juegos de cromosomas, 46 en total, 23 de la madre y 23 del padre. Las únicas excepciones son las células reproductivas (óvulos y espermatozoides), conocidas como células haploides debido a que contienen un único conjunto de 23 cromosomas. Estas células haploides no se pueden dividir para hacer más óvulos y esperma. 

Los esfuerzos previos para generar células madre embrionarias utilizando óvulos humanos habían dado lugar a células madre diploides. En este estudio, los científicos hicieron que los óvulos humanos no fertilizados se dividieran. A continuación, marcaron el ADN con un colorante fluorescente y aislaron las células madre haploides, que estaban dispersas entre las células diploides, más populosas. 

Los investigadores demostraron que estas células madre pluripotentes eran haploides -que significa que eran capaces de diferenciarse en muchos otros tipos de células, incluyendo células nerviosas, del corazón y pancreáticas- al tiempo que retenían un solo juego de cromosomas.

"Este estudio nos ha dado un nuevo tipo de célula madre humana que tendrá un impacto importante en la investigación genética y la medicina humana", dice Nissim Benvenisty, director del Centro Azrieli de Células Madre e Investigación Genética en la Universidad Hebrea de Jerusalén y co-autor principal del estudio. 

"Estas células proporcionan a los investigadores una nueva herramienta para mejorar nuestra comprensión del desarrollo humano, y las razones por las que se reproducen sexualmente, en lugar de partir de un solo padre." 

Los investigadores también demostraron que debido a tener una sola copia de cada gen a la que apuntar, las células haploides humanas pueden constituir una herramienta poderosa para los análisis genéticos. "Una de las mayores ventajas de las células humanas haploides es que es mucho más fácil editar sus genes", explica Ido Sagi, estudiante de doctorado que dirigió la investigación en Israel. En las células diploides, la detección de los efectos biológicos de una mutación en una sola copia es difícil, porque la otra copia es normal y sirve como "copia de seguridad". 

Las células madre haploides también podrían usarse para tratar enfermedades como la ceguera o la diabetes, explican los investigadores.

Referencia bibliográfica: 

Ido Sagi, Gloryn Chia, Tamar Golan-Lev, Mordecai Peretz, Uri Weissbein, Lina Sui, Mark V. Sauer, Ofra Yanuka, Dieter Egli, Nissim Benvenisty: Derivation and differentiation of haploid human embryonic stem cells. Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17408.

12 niños mejoran su visión tras una terapia con células madre

Fuente: http://www.elmundo.es/salud/2016/03/09/56e03167ca4741746b8b465f.html

Un ojo con cataratas.

Para crear órganos humanos, recuperar el corazón tras un infarto, regenerar tejidos musculares o tratar trastornos como el Parkinson. Aunque los resultados con las células madre aún son muy preliminares y sólo bajo el marco de laboratorio, investigadores de todo el mundo van ampliando conocimiento y avanzando poco a poco hacia un futuro y esperanzador tratamiento para un sinfín de enfermedades. En esta ocasión, un grupo de científicos de la Universidad de California (San Diego, Estados Unidos) ha probado con el abordaje terapéutico de las cataratas tanto en animales como en 12 bebés humanos.

A través de las células madre propias situadas en el interior del cristalino (la lente natural que se sitúa detrás de la pupila), éste se regenera. Con el paso del tiempo, el cristalino va perdiendo transparencia y esto impide el paso nítido de la luz a la retina, que es donde se forman las imágenes. De esta manera, el paciente va perdiendo progresivamente la visión. Pero no siempre el envejecimiento es la causa. A veces se producen por traumatismos, diabetes, afecciones oculares, consumo de determinados fármacos... Y en ocasiones, las cataratas son congénitas, aparecen desde el nacimiento. Es el caso de los 12 bebés que relata el estudio que acaba de publicar la revista Nature. Todos tenían menos de 24 meses.

La terapia actual que se practica en ellos "requiere la extirpación quirúrgica del cristalino opaco del ojo y sus sustitución por una lente artificial", expone uno de los autores del trabajo, Kang Zhang, del Instituto para la Medicina Genómica de la Universidad de California y también del centro médico West China de la Universidad Sichuan (China). Esta intervención supone "una gran incisión que podría producir inflamación, prolongar la recuperación y además destruye muchas células madre procedentes del epitelio, cuyo papel es importante en la protección de la lente contra la lesión externa", según reza el artículo.

En la técnica desarrollada por Zhang y sus colegas, el corte para abrir la cápsula (trasparente y elástica) que rodea al cristalino y extraer el núcleo dañado es menor, por lo que se conserva mayor cantidad de células madre epiteliales. "En los niños, esto se puede hacer porque sus cataratas son más blandas y se pueden aspirar, de forma que no resulta necesario una incisión mayor", puntualiza Adriano Guarnieri, especialista de la Unidad de Córnea y Superficie Ocular del departamento de Oftalmología de la Clínica Universidad de Navarra, donde se está aplicando una técnica de trasplante de células madre adultas del limbo (región ocular) del ojo sano del paciente para el tratamiento de la pérdida de visión por insuficiencia límbica.

Una conjunción de tres aspectos logran con éxito la regeneración del cristalino en el transcurso de cinco meses, tanto en los conejos y macacos como en los 12 bebés humanos. Por un lado, cuando más joven es el paciente, más probabilidades existen de regeneración del tejido. Además, la cápsula que envuelve al cristalino está casi intacta y sobre todo, indican los autores de este trabajo, el hecho "de preservar más células epiteliales" (en la superficie anterior de la corteza, una de las dos zonas principales del interior del cristalino -junto con el núcelo-). Los resultados de la nueva técnica quirúrgica mínimamente invasiva "son mejores y con menos complicaciones en comparación con el tratamiento estándar". Para empezar, "el corte curaba en aproximadamente un mes y la transparencia del eje visual aumentaba 20 veces frente a otros pacientes con cataratas pediátricas con tratamiento estándar". Esto significa que ya se puede ver la retina a través del cristalino.

"Este hallazgo resulta muy interesante. Es un trabajo bien hecho [se comparan los resultados con los de la cirugía estándar de 25 pacientes] que demuestra la recuperación de la transparencia del cristalino", subraya el especialista argentino, que lleva más de 10 años trabajando en España, al comentar esta investigación. No obstante, agrega, "habría que valorar la recuperación visual del ojo operado, y en conjunto de ambos ojos, algo fundamental en ese grupo de edad ya que el sistema visual se encuentra en desarrollo funcional". Como explica este mismo especialista, el ojo del niño va creciendo hasta aproximadamente los 20 años. Cabe subrayar la ventaja de no tener que poner una lente intraocular / implante, ya que estas lentes implantadas no se pueden compensar con el crecimiento del ojo a esas edades, salvo que se implante otra lente (otra cirugía); y además, estas lentes actuales no restauran la capacidad de acomodación del ojo".

Los expertos implicados en la investigación publicada en Nature están buscando ahora ampliar su trabajo para tratar las cataratas relacionadas con la edad, que es la principal causa de ceguera en el mundo. Más de 20 millones de estadounidenses tienen cataratas y se realizan más de cuatro millones de cirugías anualmente para reemplazar el cristalino opaco con una versión de plástico artificial, denominada lente intraocular.

Otra investigación que publica también la revista Nature pone énfasis en las células de pluripontencialidad inducida (iPS, sus siglas en inglés). Es decir, células extraídas de cualquier tejido, sea de un niño o un adulto, que se han modificado genéticamente con el fin de que se comporten como células madre embrionarias, las que sólo existen en las fases más tempranas del desarrollo embrionario. Los problemas que se plantean con este tipo de células "están relacionados con la seguridad", advierte Adriano Guarnieri. Por ejemplo, si se pueden formar tumores, si se producen reacciones inmunes o si existe algún riesgo de convertirse en tipos de células no deseadas.

Con el objetivo de formar tejidos de las distintas partes que componen el ojo, como la córnea, la conjuntiva, la úvea, el iris, el cristalino o la retina, un equipo de expertos de la Universidad de Osaka (Japón) ha creado en laboratorio células iPS destinadas a ello. Lo han hecho cultivando células epiteliales de la córnea que dan lugar a otras células madre más específicas de las diferentes partes del ojo. Posteriormente, se trasplantaron en los ojos de conejos con ceguera inducida experimentalmente. Por los resultados obtenidos, Nishida y sus colegas sugieren que su trabajo podría sentar las bases para futuros posibles ensayos clínicos en humanos con el objetivo de restaurar la función visual.

"Aunque esta investigación es muy básica, experimental, cuanta más información tengamos de las células madre y la regeneración de tejidos, mejor", argumenta Charo Touriño, especialista de la Unidad de Córnea, Superficie Ocular y Trasplante del Instituto Oftalmológico Gómez-Ulla. Por ejemplo, "si hay células específicas para regenerar el iris, podría ser muy útil en el futuro para tratar a personas que nacen sin iris (aniridia)".

Según señala uno de los autores, Kohji Nishida, estudios previos "han demostrado que tipos específicos de células, tales como los que constituyen la retina o la córnea, se pueden crear a partir de células madre pluripotentes". Sin embargo, estos trabajos no representan la complejidad del desarrollo del ojo en su conjunto. "El ojo es un órgano bastante complejo, con tejidos altamente especializados, es como una prolongación del sistema nervioso", añade Guarnieri.

Devolver la visión gracias a las células madre

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-identificado-metodo-mucho-mas-eficaz-y-seguro-para-tratar-cataratas-201603091902_noticia.html

Una técnica quirúrgica mínimamente invasiva permite que las células madre ya presentes en el organismo regeneren completamente el cristalino.

Catarata.

Las cataratas constituyen, junto al glaucoma y la degeneración ocular asociada a la edad (DMAE), la primera causa de ceguera en todo el mundo. Concretamente, las cataratas se producen por un aumento de la opacidad del cristalino, lo que dificulta el paso de la luz a la retina y, por tanto, la llegada de la información visual al cerebro. El resultado es una pérdida progresiva de la visión. Sin embargo, no todas las cataratas son una consecuencia del envejecimiento. También pueden presentarse en los niños: se trata de las denominadas cataratas congénitas o infantiles, ya presentes desde el nacimiento o en los primeros años de vida. Y según un nuevo estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad de California en San Diego (EE.UU.), estas cataratas infantiles, y quizás también las de los mayores, pueden ser curadas de manera efectiva por las células madre del propio organismo.

Concretamente, el estudio, publicado en la revista «Nature», muestra que el empleo de una técnica quirúrgica mínimamente invasiva posibilita la correcta regeneración del cristalino por las propias células madre del niño, evitándose así la necesidad de usar gafas correctoras.

Como explica Kang Zhang, director de la investigación, «el éxito observado en nuestro estudio representa un nuevo enfoque sobre cómo un nuevo tejido u órgano humano puede ser regenerado para, así, tratar una enfermedad, lo que puede tener un gran impacto sobre las terapias regenerativas por medio de la utilización de la capacidad regenerativa de nuestro propio organismo».

Para llevar a cabo el estudio, los autores emplearon células madre endógenas, esto es, células madre ya presentes en la zona del organismo en la que se localiza el daño –en este caso, en el cristalino– y que, dado que no requieren ser cultivadas en el laboratorio y posteriormente trasplantadas, no se asocian a posibles infecciones o rechazos por el sistema inmune.

Como explica Kang Zhang, director del estudio, «uno de los objetivos finales de la investigación con células madre es activar la capacidad regenerativa de las células madre propias del individuo para la reparación de órganos y tejidos y el tratamiento de enfermedades».

Así, los autores utilizaron células madre epiteliales del cristalino, células endógenas responsables de la regeneración de las células de la lente ocular a lo largo de la vida que, con el paso de los años, acaban perdiendo su capacidad funcional.

Y el uso de estas células madre endoteliales del cristalino, ¿es realmente eficaz para tratar las cataratas congénitas? Pues sí, tal y como lo han demostrado no solo los estudios con modelos animales, sino también el ensayo clínico llevado a cabo con 37 niños menores de dos años con cataratas infantiles.

El nuevo método diseñado por los investigadores se basa en una intervención quirúrgica mínimamente invasiva que permite al niño mantener tanto el cristaloide –la capa o membrana que rodea y da forma al cristalino– como las células madre epiteliales endógenas del cristalino. Es decir, se evita la cirugía tradicional con la que se extirpa la totalidad del cristalino y, por tanto, las células madre. No en vano, estas células madre epiteliales son completamente funcionales, por lo que son capaces de regenerar completamente el cristalino en un período muy corto de tiempo.

De hecho, los 12 niños sometidos al nuevo procedimiento mostraron unos cristalinos completamente regenerados y transparentes en tan solo tres meses. Por el contrario, los 25 niños en los que se empleó la cirugía convencional experimentaron mayores tasas de inflamación post-quirúrgica y de hipertensión ocular precoz, así como una mayor opacidad del cristalino.

Es más; los investigadores están evaluando si su nueva técnica también puede aplicarse en las cataratas asociadas a la edad, lo que posibilitaría que los mayores operados no tuvieran que llevar gafas para, por ejemplo, leer o conducir. Como concluye Kang Zhang, «creemos que nuestro enfoque cambiará el paradigma de la cirugía de las cataratas y ofrecerá a los pacientes una alternativa terapéutica más eficaz y segura en el futuro».

Niños ciegos recuperan la visión gracias a sus propias células madre

Fuente: http://elpais.com/elpais/2016/03/09/ciencia/1457545218_822888.html

Un equipo de investigadores chino utiliza una técnica quirúrgica experimental que mejora los resultados del tratamiento convencional para las cataratas en menores de dos años.

Visión normal a la izquierda y con cataratas a la derecha.

Hasta ahora, tratar las cataratas, la principal causa de ceguera en el mundo, consiste en una cirugía que retira la lente del ojo que ha quedado obstruida para cambiarla por una artificial. Un trabajo que se publica en la revista Nature puede mejorar los resultados de estos enfermos, al menos en niños.

La cirugía que se aplica en la actualidad requiere una incisión en la cápsula de la lente que puede provocar problemas tras la operación debido a la inflamación y que destruye células madre del ojo que lo protegen frente a heridas. En los niños, el éxito de estos implantes es limitado debido en parte a que el ojo todavía está creciendo.

Un equipo liderado desde la Universidad Sun Yat-Sen de Guangzhou, en China, ha desarrollado una nueva técnica que, utilizando las células madre del propio paciente, permiten regenerar la lente del ojo con mejores resultados y menos complicaciones.

Los investigadores comenzaron descubriendo que las células madre de la lente que expresan los genes PAX6 y SOX2 se renuevan y se diferencian en células que pueden formar una estructura transparente que puede refractar la luz. Trabajando con ratones, observaron que la mutación del gen Bmi-1, que se expresa en las células madre de la lente, obstaculizaba la proliferación de estas células y provocaba la aparición de cataratas.

Finalmente, los científicos comprobaron que empleando una técnica que permite retirar la lente dañada manteniendo las células madre, era posible aprovechar su capacidad para regenerar una nueva lente. Así lo comprobaron en ratones y macacos y, por último, en 12 bebés de hasta dos años. Los autores del artículo de Nature explican que los pacientes se recuperaron de la incisión en la lente en un solo mes y que mejoró significativamente la visión. Según explica Kang Zhang, investigador de las universidades Sun Yat-Sen y de San Diego (EE UU) y uno de los autores principales del estudio, “esto significaría que si con el tratamiento anterior un paciente podría ver solo la E grande en una tabla optométrica [los carteles que emplean los oculistas], ahora podría ver hasta las letras más pequeñas”.

Zhang reconoce que el número de niños que han participado en el estudio es demasiado pequeño y que el periodo de seguimiento es demasiado corto para asegurar que no vayan a aparecer complicaciones en el futuro. “Necesitaremos un ensayo para replicar los resultados con un mayor número de pacientes y más tiempo de seguimiento. Anticipo que pueden ser necesarios cuatro o cinco años antes de que esté disponible para todo el mundo”, afirma.

Aunque los investigadores creen que las células madre pueden mantener su capacidad regeneradora en adultos, existen importantes diferencias entre las cataratas en niños y en personas de más edad. Algunos de los tratamientos que requiere esta enfermedad en adultos pueden dañar las células madre y las condiciones del tejido del ojo en adultos puede dificultar la regeneración.

En un segundo estudio que también aparece en la revista Nature, un equipo de investigadores liderado por Kohji Nishida, de la Universidad de Osaka (Japón), ha utilizado también células madre para generar distintos tipos de tejido de ojo a partir de células madre humanas. El estudio ha permitido recrear el desarrollo completo de este órgano. Además, Nishida y sus colegas tomaron células de córnea generadas y vieron que se podían cultivar y trasplantar en conejos para reparar su visión. Los responsables del trabajo consideran que podría sentar las bases para futuros ensayos clínicos en el que trasplantes de células similares se pudiesen utilizar para restaurar la visión.

Ángel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, considera que ambos estudios tienen un gran interés, pero por distintos motivos. El liderado por Zhang “es más completo, porque va desde la investigación más básica hasta la prueba en humanos”. Respecto al segundo, parece que su principal virtud no es que acerque los trasplantes de córnea. “Es interesante porque, aunque en una estructura pequeñita, genera varias partes del ojo”, explica Raya. Esta capacidad, permite “estudiar cómo se forma el ojo de manera normal”, añade. Y como se pueden generar células de cualquier persona, “las puedes generar de personas con una enfermedad para entender qué es lo que va mal en el ojo cuando se produce esa dolencia”, concluye.

Las células madre regeneran el cristalino tras la cirugía de catarata

Fuente: http://www.diariomedico.com/2016/03/09/area-cientifica/especialidades/oftalmologia/las-celulas-madre-regeneran-el-cristalino-tras-la-cirugia-de-catarata

Un ensayo clínico con 12 pacientes muestra que es posible tratar las cataratas congénitas sin necesidad de reemplazar el cristalino por una lente.

Catarata congénita.

Un estudio que se publica en el último número de Nature muestra una nueva técnica mínimamente invasiva para el tratamiento quirúrgico de la catarata basada en la capacidad regenerativa de las células madre del cristalino.

De momento, el método desarrollado por investigadores chinos y estadounidenses se ha probado en animales y en un pequeño ensayo clínico con 12 pacientes pediátricos con cataratas congénitas, en los que se registraron menos complicaciones quirúrgicas que con la técnica estándar y se logró una regeneración del cristalino con una función visual superior.

El tratamiento actual de la catarata implica la retirada del cristalino opaco y su reemplazo por una lente artificial. A pesar de que esta cirugía está consolidada en niños con cataratas congénitas, requiere una amplia incisión en el cristalino que puede producir inflamación, retrasar la recuperación y destruir numerosas células madre o progenitores epiteliales del cristalino, que juegan un papel crucial en la protección frente a daños externos.

Kang Zhang, de la Universidad de California, y sus colaboradores aislaron este tipo de células madre en mamíferos y estudiaron su capacidad regenerativa. A continuación, desarrollaron un procedimiento quirúrgico que preserva la integridad de la cápsula del cristalino y un protocolo para estimular el crecimiento de las células madre, de forma que generen un nuevo cristalino funcional.

Mediante esta técnica consiguieron primero en conejos y macacos y después en 12 niños menores de dos años regenerar con éxito el cristalino. El los menores tratados, la apertura de la cápsula del cristalino se resolvió en un mes y la transparencia del eje visual era más de 20 veces superior que en los pacientes pediátricos intervenidos con el método estándar.

En el mismo número de Nature se publica un estudio que da cuenta de un método para regenerar diversos tipos de tejidos oculares a partir de células madre humanas, de una forma que refleja el desarrollo completo del ojo.

Los tejidos generados pasaron la primera prueba de fuego: cuando se trasplantaron en un modelo animal de ceguera corneal, repararon la parte frontal del ojo y restauraron la visión.

Anteriores estudios ya habían demostrado que se pueden crear en el laboratorio algunos tipos celulares del ojo empleando células madre pluripotentes. Sin embargo, esas investigaciones no abarcaban la complejidad de desarrollo ocular completo.

Ahora, Kohji Nishida y su equipo, de la Universidad de Osaka, en Japón, han conseguido generar múltiples linajes celulares del ojo, entre ellos el cristalino, la córnea y la conjuntiva, utilizando células madre humanas de pluripotencialidad inducida (iPS).

En concreto, han visto que se pueden cultivar células epiteliales de la córnea y trasplantarlas en ojos de ratones con ceguera inducida para reparar quirúrgicamente la parte frontal del ojo. Los autores consideran que su trabajo podría ser el punto de partida para la realización de futuros ensayos clínicos de trasplante de la parte anterior del ojo para restaurar la función visual.

Curan las cataratas congénitas con las células madre del propio paciente

Fuente: http://www.tendencias21.net/Curan-las-cataratas-congenitas-con-las-celulas-madre-del-propio-paciente_a42217.html

Investigadores estadounidenses y chinos han desarrollado un sistema que aprovecha el poder de regeneración del cuerpo para eliminar las cataratas oculares congénitas en recién nacido. Las propias células madre del paciente son las que regeneran lentes funcionales, con mejores resultados que las cirugías habituales.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego y del Shiley Eye Institute (EE.UU.), con colegas de China, han desarrollado un nuevo enfoque de medicina regenerativa para eliminar las cataratas congénitas en recién nacidos, permitiendo que las células madre que quedan regeneren lentes funcionales. 

El tratamiento, que ha sido probado en animales y en un ensayo clínico pequeño con humanos, produjo muchas menos complicaciones quirúrgicas que el estándar actual y dio lugar a lentes regeneradas con función visual superior en los 12 pacientes con cataratas pediátricas que recibieron la nueva cirugía. Los hallazgos aparecen en Nature, informa la Universidad de California en una nota. 

Las cataratas congénitas -empañamiento de la lente que se produce en el nacimiento o poco después- es una causa importante de ceguera en los niños. El cristalino opaco obstruye el paso de la luz a la retina y la información visual al cerebro, dando lugar a una alteración visual importante. El tratamiento actual está limitado por la edad del paciente y las complicaciones relacionadas. La mayoría de los pacientes pediátricos requieren lentes correctivas después de la cirugía de cataratas. 

"Un objetivo último de la investigación con células madre es activar el potencial regenerativo de las células madre de uno mismo para la reparación de tejidos y órganos y la terapia de enfermedades", dice Kang Zhang, de la UCSD. 

En la nueva investigación, Zhang y sus colegas se han basado en el potencial regenerativo de las células madre endógenas. A diferencia de otros enfoques de células madre que implican la creación de células madre en el laboratorio y su introducción en el paciente, con obstáculos potenciales como la transmisión de patógenos y el rechazo inmune, las células madre endógenas son las células madre que están de forma natural en el lugar de la lesión o problema. 

En el caso del ojo humano, las células madre epiteliales de la lente, o LEC, generan células de recambio de la lente a lo largo de la vida de una persona, aunque la producción disminuye con la edad. 

Las cirugías de cataratas actuales eliminan en gran medida las LEC de dentro de la lente; las células que quedan generan un crecimiento desorganizado en los lactantes y visión no útil. 

Después de confirmar el potencial regenerativo de las LEC en modelos animales, los investigadores desarrollaron un novedoso método de cirugía mínimamente invasivo que preserva la integridad de la cápsula del cristalino -una membrana que ayuda a dar a la lente la forma requerida para funcionar- y una manera de estimular las LEC para que crezcan y formen una nueva lente con visión.

En pruebas posteriores en animales que padecen de cataratas y un pequeño ensayo con seres humanos, encontraron que la nueva técnica quirúrgica permite que las LEC preexistentes regeneren lentes funcionales. En particular, el ensayo en humanos incluyó 12 lactantes menores de 2 años tratados con el nuevo método y 25 lactantes similares que recibieron atención quirúrgica estándar actual. Este último grupo de control experimentó una mayor incidencia de inflamación después de la cirugía, hipertensión ocular de aparición temprana y una mayor opacidad de la lente. 

Los científicos informaron de un menor número de complicaciones y una curación más rápida entre los 12 niños que se sometieron al procedimiento nuevo y, después de tres meses, de una lente biconvexa clara regenerada en todos los ojos de los pacientes. 

"El éxito de este trabajo representa un nuevo enfoque en cómo se puede regenerar el tejido o los órganos humanos y en cómo se pueden tratar las enfermedades, y puede tener un gran impacto en terapias regenerativas que aprovechen el poder de regeneración de nuestro propio cuerpo", dice Zhang. 

Zhang dijo que él y sus colegas están buscando ampliar su trabajo para tratar las cataratas relacionadas con la edad, que son la principal causa de ceguera en el mundo. Más de 20 millones de estadounidenses sufren de cataratas, y más de 4 millones de cirugías se realizan anualmente para reemplazar el cristalino opaco con una versión de plástico artificial, llamada lente intraocular. 

Una gran parte de los pacientes sometidos a cirugía se quedan con visión subóptima después de la cirugía y son dependientes de lentes correctivas para conducir un coche y/o leer un libro. "Creemos que nuestro nuevo enfoque dará lugar a un cambio de paradigma en la cirugía de cataratas y puede ofrecer a los pacientes una opción más segura y mejor tratamiento en el futuro."

Referencia bibliográfica: 

Haotian Lin et al.: Lens regeneration using endogenous stem cells with gain of visual function. Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17181.