Transforman células de la piel en neuronas y células del corazón

Fuente: http://www.tendencias21.net/Transforman-celulas-de-la-piel-en-neuronas-y-celulas-del-corazon_a42508.html

Investigadores de EE.UU. han reprogramado químicamente células de la piel para que se transformen en células del corazón y del cerebro, sin tener que añadir genes externos. Por el momento han probado el método con ratones.

Célula del corazón reprogramada a partir de una célula de la piel.

Científicos de los Institutos Gladstone (San Francisco, California, EE.UU.) han transformado células de la piel en células del corazón y del cerebro usando una combinación de productos químicos. 

Todo el trabajo anterior sobre reprogramación celular requería la adición de genes externos a las células, por lo que este logro es una hazaña sin precedentes, según la información de Gladstone. 

En dos estudios publicados en Science y Cell Stem Cell, el equipo de científicos, que fueron dirigidos por el investigador principal Sheng Ding, y son parte del Centro Roddenberry para Biología y Medicina de Células Madre de Gladstone, utilizaron cócteles químicos para inducir gradualmente a las células de la piel a convertirse en células similares a las células madre específicas de órganos, y, en última instancia, en células del corazón o del cerebro. 

Este descubrimiento ofrece un método más eficiente y confiable para reprogramar las células y evita las preocupaciones médicas que rodean a la ingeniería genética. "Nos lleva más cerca de ser capaces de generar nuevas células en la zona de la lesión de los pacientes", dice Ding, autor principal de ambos estudios. 

"Nuestra esperanza es que las enfermedades como la insuficiencia cardiaca o la enfermedad de Parkinson se traten un día con medicamentos que ayudan a regenerar las áreas dañadas del cerebro y del corazón a partir de las propias células de los tejidos. Este proceso está mucho más cerca de la regeneración natural que ocurre en animales como los tritones y salamandras, lo cual nos ha fascinado desde siempre". 

Los corazones adultos tienen una capacidad muy limitada para generar nuevas células, por lo que los científicos han buscado una forma de reemplazar las células perdidas después de un ataque al corazón, como el trasplante de células cardiacas adultas o de células madre, en el corazón dañado. 

Sin embargo, estos esfuerzos han sido en gran medida ineficaces, ya que la mayoría de las células adultas trasplantadas no sobreviven o no se integran adecuadamente en el corazón, y pocas células madre pueden ser inducidas a convertirse en células del corazón. 

Un enfoque alternativo pionero de Deepak Srivastava, director de investigación cardiovascular con células madre de Gladstone, utilizó genes para convertir las células formadoras de cicatrices del corazón de los animales en músculo nuevo que mejoraba la función del corazón. Un enfoque de reprogramación química que haga lo mismo puede ofrecer una manera más fácil de proporcionar las señales que inducen al músculo del corazón a regenerarse localmente. 

En el estudio de Science, dirigido por el primer autor Nan Cao, postdoc en el laboratorio de Ding, los investigadores utilizaron un cóctel de nueve productos químicos para transformar las células de piel humana en células del corazón. Por ensayo y error, encontraron la mejor combinación de productos químicos para comenzar el proceso, cambiando las células a un estado parecido al de las células madre multipotentes, que pueden convertirse en muchos tipos diferentes de células en un órgano en particular. 

Un segundo cóctel de sustancias químicas y factores de crecimiento ayudó a las células a convertirse en células musculares del corazón. 

Con este método, más del 97% de las células comenzaron a latir, una característica de las células del corazón completamente desarrolladas y sanas. Las células también respondieron apropiadamente a las hormonas, y molecularmente, se parecían a las células del músculo del corazón, no a las células de la piel. Es más, cuando las células fueron trasplantadas a un corazón de ratón al inicio del proceso, evolucionaron a células musculares del corazón de aspecto saludable. 

"El objetivo final de tratar la insuficiencia cardíaca es conseguir una manera robusta y fiable de que el corazón cree nuevas células musculares", dice Srivastava, co-autor principal del artículo de Science. "La reprogramación de células del propio paciente podría ser la forma más segura y eficiente de regenerar músculo cardíaco enfermo o agonizante."

Neuronas creadas a partir de células madre neuronales químicamente inducidas.

En el segundo estudio, cuyo autor es el investigador postdoctoral Mingliang Zhang, y que se ha publicado en Cell Stem Cell, los científicos crearon células madre neurales a partir de células de piel de ratón utilizando un enfoque similar. 

El cóctel químico de nuevo consistió en nueve moléculas, algunas de las cuales se superponen con las utilizadas en el primer estudio. Durante diez días, el cóctel cambió la identidad de las células, hasta que todos los genes de las células de la piel se apagaron y los genes de células madre neurales se activaban gradualmente. 

Cuando se trasplantaron a ratones, las células madre neuronales evolucionaron espontáneamente en los tres tipos básicos de células cerebrales: neuronas, oligodendrocitos y astrocitos. Las células madre neuronales también fueron capaces de auto-replicarse, lo que es ideal para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas o lesiones cerebrales. 

"Estas células madre neurales podrían emplearse un día para la terapia de reemplazo celular en enfermedades neurodegenerativas como el parkinson y el alzheimer", dice el co-autor Yadong Huang. "En el futuro, podríamos incluso imaginar el tratamiento de pacientes con un cóctel de fármacos que actúe sobre el cerebro o la médula espinal, rejuveneciendo las células del cerebro en tiempo real."

Referencias bibliográficas: 

Nan Cao, Yu Huang, Jiashun Zheng, C. Ian Spencer, Yu Zhang, Ji-Dong Fu, Baoming Nie, Min Xie, Mingliang Zhang, Haixia Wang, Tianhua Ma, Tao Xu, Guilai Shi, Deepak Srivastava, Sheng Ding: Conversion of human fibroblasts into functional cardiomyocytes by small molecules. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aaf1502 

Mingliang Zhang , Yuan-Hung Lin , Yujiao Jennifer Sun , Saiyong Zhu10 , Jiashun Zheng , Kai Liu , Nan Cao , Ke Li , Yadong Huang , Sheng Ding: Pharmacological Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Signaling-Directed Transcriptional Activation. Cell Stem Cell (2016). DOI: 10.1016/j.stem.2016.03.020

Crean células madre a partir de células de la piel sin recurrir a la manipulación genética

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-crean-celulas-madre-partir-celulas-piel-sin-recurrir-manipulacion-genetica-201604282127_noticia.html

Investigadores de EEUU diseñan un cóctel de fármacos que logra que las células de la piel se reprogramen en células madre que, a su vez, se diferencian en neuronas y miocardiocitos.

Células del miocardio conectadas por filamentos de actina.

Dada su capacidad para, por una parte, diferenciarse en cualquier tipo de célula y, por otra, dividirse de forma ilimitada, las células madre constituyen la base de los actuales estudios de investigación para la generación o regeneración de órganos y tejidos. El problema es que estas células madre se obtienen a partir de la manipulación genética de células adultas. Y esta manipulación, además de muy compleja, resulta en ocasiones poco segura –requiere la adición de genes externos, por lo general introducidos a través de un virus–. Sin embargo, la reprogramación de células adultas en células madre también puede hacerse ‘farmacológicamente’. Así lo muestran dos estudios llevados a cabo por investigadores del Centro Roddenberry para la Medicina y la Biología de las Células Madre de los Institutos Gladstone (EE.UU.), en los que se muestra que la adición de un cóctel de fármacos es eficaz y seguro para reprogramar células adultas en células madre y, posteriormente, promover la diferenciación de estas células madre en células miocárdicas y neuronas.

Como explica Sheng Ding, director de ambos estudios, «gracias a este método estamos más cerca de poder generar nuevas células en el mismo lugar en el que se ha producido la lesión en el paciente. Nuestra esperanza es tratar algún día enfermedades como la insuficiencia cardiaca o la enfermedad de Parkinson con fármacos que ayuden al corazón y al cerebro a reparar sus áreas dañadas a partir de las células ya presentes en sus tejidos. Este proceso es mucho más parecido a la regeneración natural que tiene lugar en animales como los tritones y las salamandras, que siempre nos ha fascinado».

El corazón adulto tiene una capacidad muy limitada de formar nuevas células. En consecuencia, el objetivo de numerosos estudios ha sido hallar una forma de reemplazar las células cardiacas perdidas tras un infarto de miocardio, por ejemplo mediante el trasplante al corazón dañado de células madre o de células cardiacas adultas. El problema es que estas células trasplantadas no son capaces de sobrevivir o de integrarse adecuadamente en el corazón. Además, el número de células madre que pueden ser ‘transformadas’ en células cardiacas es muy limitado. De ahí la importancia del estudio publicado en la revista «Science», en el que los autores utilizaron la reprogramación farmacológica –que no la habitual reprogramación genética– para transformar células cicatrizantes del corazón en células miocárdicas. Y entre otras ventajas, la técnica no solo es mucho más sencilla –es más fácil añadir fármacos que manipular genes–, sino que posibilita que la transformación en las nuevas células se lleve a cabo en el propio músculo cardiaco –el consabido ‘miocardio’.

El primer paso de la reprogramación farmacológica es transformar las células de la piel en células madre multipotentes (iMS), tipo de células madre que tienen capacidad para diferenciarse en múltiples células de distintos órganos. Y para ello, los investigadores utilizan un cóctel de nueve compuestos químicos –la elección de los compuestos se hace mediante pruebas de ‘ensayo y error’, lo que permite probar múltiples combinaciones y seleccionar la más adecuada–. Posteriormente, las iMS son tratadas con un segundo cóctel de fármacos y factores de crecimiento que las ‘empujan’ a diferenciarse en células del miocardio.

Y esta reprogramación farmacológica, ¿es eficaz? Pues sí, y mucho. El 97% de las células ‘transformadas’ tienen capacidad para latir, una característica propia de las células miocárdicas completamente desarrolladas, y responden adecuadamente a las hormonas. Y lo que es más importante, una vez trasplantadas en el corazón de un modelo animal –ratones–, se insertan en el órgano y resultan indiferenciables del resto de células miocárdicas.

Como destaca Deepak Srivastava, co-autor de la investigación, «el objetivo final en el tratamiento de la insuficiencia cardiaca es hallar una técnica robusta y asequible que permita al corazón crear nuevas células miocárdicas. Y en este contexto, la reprogramación de las células del propio paciente puede ofrecer el método más seguro y eficiente para regenerar las células musculares que han muerto o han resultado dañadas».

En el segundo estudio, publicado en la revista «Cell Stem Cell», los investigadores utilizaron la misma técnica para crear células progenitoras neuronales a partir de células de la piel de ratón. Y para ello, utilizaron un cóctel con nueve moléculas –algunas comunes al primero de los estudios– que permitió que, en solo 10 días, las células progenitoras neuronales, capaces de diferenciarse en cualquier neurona del cerebro, fueran totalmente funcionales.

De nuevo, el método resultó totalmente eficaz. De hecho, las células progenitoras no solo se desarrollaron espontáneamente en los tres tipos básicos de células cerebrales –neuronas, oligodentrocitos y astrocitos, sino que también tuvieron, como destacan los autores, «la capacidad de autorreplicarse, por lo que resultan idóneas para el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas o las lesiones cerebrales».

Como concluye Yadong Huang, co-autor de la investigación, «dada su mayor seguridad, estas células madre neuronales podrían ser utilizadas algún día en las terapias de reemplazo celular para enfermedades neurodegenerativas como el parkinson o el alzheimer. Es más; podemos incluso imaginar que en el futuro podremos tratar a los pacientes con un cóctel de fármacos que actuaría sobre el cerebro o la médula espinal, rejuveneciendo las células cerebrales en tiempo real».

Investigadores desarrollan una técnica con células madre para regenerar cualquier tejido humano

Fuente: http://noticias.lainformacion.com/salud/investigacion-medica/Investigadores-desarrollan-celulas-regenerar-cualquier_0_905309589.html

Terapias con células madre capaces de regenerar cualquier tejido humano dañado por una lesión, enfermedad o envejecimiento podrían estar disponibles dentro de unos pocos años, a raíz de una investigación dirigida por investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW, por sus sigas en inglés), en Australia.

El sistema de reparación, similar al método utilizado por las salamandras para regenerar extremidades, podría emplearse para reparar todo, desde discos de la columna a fracturas óseas, y tiene el potencial de transformar los enfoques de tratamiento actuales para la medicina regenerativa, como destacan los autores en un artículo publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

El autor principal del estudio, John Pimanda, dice que la nueva técnica, que reprograma las células óseas y de grasa en células madre multipotentes inducidas (IMS, por sus siglas en inglés), ha demostrado su éxito en ratones.

"Esta técnica es un avance significativo en muchas de las terapias con células madre de la actualidad que han mostrado poca o ninguna evidencia objetiva a la hora de contribuir directamente a la formación de tejido nuevo", dice Pimanda. "Actualmente estamos evaluando si las células grasas humanas adultas reprogramadas en células iMS pueden reparar tejido dañado de forma segura en ratones, con el inicio de los ensayos en humanos previsto para finales de 2017", añade.

Hay diferentes tipos de células madre, incluyendo células madre embrionarias (ES, por sus siglas en inglés), que durante el desarrollo embrionario generan cualquier tipo de célula en el cuerpo humano, y células madre adultas, que son específicas de tejido. No hay células madre adultas que regeneren múltiples tipos de tejidos.

"Esta técnica es innovadora porque las células iMS regeneran múltiples tipos de tejidos --subraya Pimanda--. Hemos tomado células óseas y de grasa, apagado su memoria y convertido en células madre que puedan reparar diferentes tipos de células, una vez que se vuelven a colocar en el interior del cuerpo", detalla.

La técnica desarrollada por investigadores de UNSW implica la extracción de células de grasa humanas adultas y tratarlas con el compuesto 5-azacitidina (AZA), junto con un factor de crecimiento derivado de plaquetas AB (PDGF-AB) durante aproximadamente dos días. Las células se tratan luego con el factor de crecimiento por sí solo durante dos-tres semanas.

Se sabe que AZA induce la plasticidad de las células, que es crucial para la reprogramación de las células. El compuesto AZA relaja el cableado físico de la célula, que se expande por el factor de crecimiento, transformando las células óseas y de grasa en células iMS. Cuando se insertan las células madre en el sitio de tejido dañado, se multiplican, promoviendo el crecimiento y la curación.

La nueva técnica es similar a la regeneración de miembros en la salamandra, que también depende de la plasticidad de las células diferenciadas, lo que puede reparar varios tipos de tejidos, dependiendo de qué parte del cuerpo necesite ser reemplazada. El primer autor del estudio, Vashe Chandrakanthan, quien desarrolló la tecnología, dice que la nueva técnica es un anticipo de otras terapias con células madre que se están investigando y que tienen una serie de deficiencias.

"Las células madre embrionarias no se pueden utilizar para el tratamiento de tejidos dañados debido a la capacidad de formación de tumores. El otro problema es el requisito de utilizar virus para transformar células en células madre, lo que es clínicamente inaceptable --apunta Chandrakanthan---. Creemos que hemos superado estos problemas con esta nueva técnica".

"La terapia tiene un enorme potencial para el tratamiento del dolor de espalda y cuello, lesiones de disco intervertebral, degeneración articular y muscular, y también podría acelerar la recuperación después de cirugías complejas en los huesos y articulaciones que necesitan integrarse con el cuerpo", adelanta el neurocirujano e investigador en UNSW Ralph Mobbs.

Junto con la confirmación de que las células grasas humanas adultas reprogramadas en células madre iMS pueden reparar tejido dañado de forma segura en ratones, los investigadores señalaron que es necesario seguir trabajando para determinar si las células iMS permanecen latentes en los sitios de trasplante y conservan su capacidad de proliferar bajo demanda.

¿Son las células madre multipotentes de adultos el futuro de la medicina regenerativa?

Fuente: http://www.abc.es/salud/enfermedades/abci-celulas-madre-multipotentes-adultos-futuro-medicina-regenerativa-201604050321_noticia.html

La terapia con iMS ‘creadas’ a partir de adipocitos de adultos humanos es eficaz en el tratamiento de las lesiones tisulares en ratones.

Pasos de la terapia celular con iMS.

Las células madre tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo, por lo que pueden ser empleadas para crear órganos sanos con los que reemplazar a aquellos deteriorados por una lesión o enfermedad o, simplemente, por el paso de los años. Tal es así que las terapias con células madre podrían suponer el futuro de la medicina regenerativa, cuando no de la medicina en general. Y en este contexto, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sidney (Australia) han desarrollado una nueva terapia con células madre que, en su opinión, podría posibilitar que este ansiado futuro se convierta en una realidad en solo unos pocos años.

Concretamente, el nuevo estudio, publicado en la revista «Proceedings of the National Academy of Sciences», muestra la eficacia de la terapia con células madre multipotentes (iMS) generadas a partir de la reprogramación de células del hueso y de la grasa de seres humanos en el tratamiento de las lesiones tisulares en modelos animales (ratones).

Como explica John Pimanda, director del estudio, «nuestra técnica mejora significativamente las actuales terapias con células madre, sobre las que las evidencias objetivas acerca de su contribución directa a la formación de nuevos tejidos son nulas o muy limitadas».

Existen distintos tipos de células madre, caso de las embrionarias, capaces de generar cualquier tipo de célula durante el desarrollo embrionario, y de las adultas, específicas para las células de cada tejido. Y en este contexto, como destaca John Pimanda, «nuestra técnica es innovadora porque las iMS pueden regenerar multitud de tipos diferentes de tejidos».

La nueva técnica consiste en la extracción de adipocitos –esto es, las células del tejido graso– de adultos humanos y su tratamiento con 5-azacitidina (AZA) y factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF-AB) durante dos días, tras los cuales se administra únicamente PDGF-AB durante dos o tres semanas.

La AZA es bien conocida por inducir la plasticidad celular, una característica crucial para la reprogramación celular. Así, el AZA debilita la ‘programación’ de la célula, fenómeno que es a su vez potenciado por el PDGF-AB. El resultado final es la transformación de las células óseas y de los adipocitos en iMS, que posteriormente serán inoculados en los tejidos dañados del modelo animal –ratón–, donde se multiplicarán promoviendo el crecimiento y la reparación tisular.

Como indican los autores, «la nueva técnica es similar a la que usan las salamandras para regenerar sus extremidades, igualmente dependiente de la plasticidad de las células ya diferenciadas y que pueden reparar múltiples tipos de tejidos dependiendo de qué parte del cuerpo necesite ser reemplazada».

En consecuencia, como indica Vashe Chandrakanthan, co-autor del estudio, «nuestra nueva técnica supone un avance sobre otras terapias con células madre que ya se han investigado y que presentan numerosas deficiencias. Y es que las células madre embrionarias no pueden ser usadas en el tratamiento del daño tisular por su capacidad de formar tumores. Y asimismo, el otro problema que se presenta a la hora de generar células madre es la necesidad de utilizar virus para transformar las células en células madre, lo que desde un punto de vista clínico es inaceptable».

Tal es así que, continúa Vashe Chandrakanthan, «creemos que con esta nueva técnica hemos sido capaces de superar estos problemas».

Y esta nueva técnica, ¿qué aplicaciones puede tener en el campo de la medicina, tanto regenerativa como general? Pues como destaca Ralph Mobs, especialista en Neurocirugía y co-autor del estudio, «esta terapia tiene un enorme potencial para tratar el dolor lumbar y cervical, las lesiones de los discos vertebrales y la degeneración de los músculos y articulaciones. Y asimismo, podría acelerar la recuperación postquirúrgica tras una intervención compleja en la que se requiera la integración de huesos y articulaciones en el organismo».

Por tanto, el siguiente paso será evaluar su eficacia en seres humanos. Como concluye John Pimanda, «ya estamos analizando si los adipocitos de adultos humanos reprogramados en iMS pueden reparar de una forma segura los tejidos dañados en ratones. Esperamos iniciar los estudios con seres humanos a finales del próximo año».