Logran convertir células madre en precursores de hueso, cartílago y músculo esquelético

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/23062/logran-convertir-celulas-madre-en-precursores-de-hueso-cartilago-y-musculo-esqueletico/

Las células madre pluripotentes, por definición, pueden convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo, pero a los investigadores especializados en su manipulación les ha costado guiarlas para que produzcan ciertos tejidos, incluyendo el muscular. En los embriones humanos en desarrollo, las células musculares (así como las de tejido óseo y de cartílago de vértebras y costillas, entre otros tipos de células), surgen de pequeños grupos de células llamadas somitos.

La comunidad científica ha venido estudiando cómo se desarrollan los somitos en animales e identificó las sustancias que parecen ser una pieza clave de ese proceso. Pero cuando han intentado usar esas moléculas para obligar a las células madre humanas a generar somitos, los protocolos han resultado ser ineficientes.

Una aparente solución a estos problemas ha sido encontrada por el equipo de April Pyle, del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre, una institución adscrita a la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) en Estados Unidos.

Añadiendo la mezcla adecuada de moléculas señalizadoras (proteínas implicadas en el desarrollo) a las células madre humanas, se las puede persuadir para que adopten la forma de los somitos que dan lugar a músculo esquelético, hueso y cartílago en los embriones en desarrollo. Estos somitos resultantes tienen entonces la capacidad para generar estos tipos celulares en el laboratorio, según los resultados de la nueva investigación.

Con el nuevo protocolo se ha conseguido convertir el 90 por ciento de células madre pluripotentes humanas en células de somitos en solo 4 días; estas células de somitos generaron entonces (de izquierda a derecha) células de cartílago, de hueso y de músculo.

El nuevo protocolo para crear, a partir de células madre pluripotentes, células que funcionan como los somitos genuinos, ofrece a los investigadores un modo de generar a voluntad la formación de células de músculo, hueso y cartílago en el laboratorio. Lograr técnicas fiables para fabricar esas clases de tejidos biológicos traería importantes beneficios de salud para pacientes con diversas enfermedades y lesiones.

Información adicional

Crean óvulos fertilizables en laboratorio por primera vez

Fuente: http://elpais.com/elpais/2016/10/17/ciencia/1476715715_976499.html

Investigadores japoneses producen óvulos de ratón completamente funcionales a partir de células madre.

Ovocito de cerdo rodeado de células granuladas.

Un grupo de investigadores japoneses ha logrado producir óvulos de ratón completamente funcionales a partir de células madre pluripotentes. El trabajo, que se publica en la revista Nature, explica cómo crearon esos óvulos a partir de células extraídas de embriones y de la punta de la cola de los animales. Después, el equipo, liderado por Katsuhiko Hayashi, de la Universidad de Kyushu, sometieron a los óvulos cultivados en el laboratorio a fecundación in vitro y los insertaron en hembras de ratón para su gestación. Pese a que el proceso tiene un porcentaje de éxito pequeño, algunos de esos embarazos produjeron crías fértiles que después tuvieron sus propias crías.

Aunque el resultado podría hacer pensar en la posibilidad de crear óvulos a partir de células madre de personas que no los pueden producir, como por ejemplo una pareja estéril o de dos hombres, la aplicación clínica de estos resultados aún es lejana. “El interés de este resultado es que demuestra que las células pluripotentes pueden dar lugar a cualquier tipo celular”, explica Anna Veiga, directora del Banco de Líneas Celulares del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona. “Sirve sobre todo para entender cuáles son las etapas de formación de los gametos femeninos [los óvulos], un proceso de una complejidad enorme”, añade.

Los óvulos son el único tipo de célula totipotente, con la habilidad para dividirse y producir todos los distintos tipos de células de un organismo, pero aún no se entiende bien cómo lo logran. Este sistema de cultivo de óvulos ayudará a comprender los mecanismos moleculares que llevan a los ovocitos a tener sus peculiares capacidades.

Sobre el camino hasta la aplicación clínica de estas técnicas, algunos investigadores ya han señalado varias dificultades. Los propios autores realizaron pruebas que muestran que el desarrollo de los óvulos in vitro daba lugar a más anormalidades que el proceso natural. Martin Johnson, profesor de la Universidad de Cambridge, apuntaba al Science Media Center de Londres que “las pautas de expresión genética de la mayoría de los óvulos maduros creados in vitro mostraban diferencias significativas” con óvulos “normales”. Este tipo de problemas hace que pocos embriones formados a partir de los óvulos cultivados llegasen a desarrollarse adecuadamente.

Además, para trasladar este tipo de investigación a humanos, habría que superar algunos problemas éticos. Los autores del trabajo que se publica en Nature tuvieron que crear ovarios artificiales en los que hacer crecer los óvulos a partir de las células germinales generadas con células madre. En esos ovarios era necesaria la presencia de un tipo de células, que permiten el crecimiento de los óvulos, extraídas de embriones y que por el momento no saben producir en el laboratorio. Esto supondría un obstáculo ético importante en un hipotético traslado a la clínica y a humanos de la técnica presentada.

“Si al final se fuese capaz de generar ovocitos funcionales que sean fecundables y nos podamos asegurar de que den lugar a individuos sin ningún tipo de problema, se podría utilizar para generar ovocitos que ayuden a solucionar algunos tipos de infertilidad producidos por un fallo en la producción de estos ovocitos o por una menopausia precoz”, plantea Veiga. Una vez más, para adquirir este tipo de conocimiento que garantice la seguridad del proceso, sería necesario crear y destruir embriones, algo ilegal en países como España.

Un gen clave para el uso seguro de células madre con fines terapéuticos

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Un-gen-clave-para-el-uso-seguro-de-celulas-madre-con-fines-terapeuticos

Un estudio desarrollado por un investigador de la Universidad de Santiago de Compostela muestra nuevas vías para regular los distintos estados de las células madre, contribuyendo así a la optimización de métodos que permitan su uso seguro en el ámbito clínico. Se trata de un paso más hacia la utilización de células madre en el tratamiento y la cura de enfermedades.

Miguel Fidalgo (segundo por la izquierda), junto a su equipo en los laboratorios del CiMUS.

Las células madre pluripotentes son un tipo celular único, ya que dan lugar a todos y cada uno de los distintos tipos celulares que conforman un organismo adulto. Se trata de un grupo de células muy concreto que cuenta con la capacidad de propagarse de manera ilimitada, lo que las convierte en una fuente de material inagotable en multitud de aplicaciones –desde los aspectos más básicos hasta su posible uso con fines terapéuticos–.

Sin embargo, y a pesar de su enorme potencial en biomedicina, los científicos han sido hasta ahora muy cautos ante la posibilidad de utilizarlas en el ámbito clínico, debido principalmente al riesgo que entraña su uso ante la posibilidad de desarrollar tumores. Una cautela que, no obstante, ha avivado la curiosidad entre la comunidad científica en los últimos años, siendo numerosas las líneas de investigación que se han abierto para profundizar en el conocimiento de estas células tan singulares.

El esfuerzo colectivo ha permitido a los investigadores avanzar significativamente en el conocimiento de los mecanismos moleculares que gobiernan la pluripotencia; así, se ha descrito que cuando este tipo de células son cultivadas en modelos animales basados en roedores, existen dos estados pluripotenciales: uno más primigenio o ‘plástico’ (conocido como estado pluripotente naive), y otro destinado a proporcionar un origen celular concreto (estado pluripotente primed).

Lamentablemente, el proceso de obtención de células humanas ex vivo (es decir, al margen de un organismo vivo) con características similares a las naive encontradas en ratones no se ha podido culminar con éxito por el momento, a pesar de los enormes esfuerzos que ha dedicado la comunidad científica en los últimos años.

Ahora, un trabajo publicado en la revista Cell Stem Cell por el investigador Miguel Fidalgo, responsable en el Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas de la Universidad de Santiago de Compostela (CiMUS), ha desenmascarado la existencia de un patrón de expresión único –una suerte de huella digital conservada a lo largo de la evolución en especies como el ratón y la raza humana–.

Esto ha permitido encontrar nuevos factores a la hora de decidir si una célula madre es más ‘plástica’ –germinal– o si, por el contrario, está determinada a participar en un estadio más avanzado del desarrollo.

El estudio demuestra por primera vez cómo un nuevo factor (denominado Zfp281) desempeña un papel esencial en el control químico del material genético sin alterar su secuencia, resultando decisivo en el momento en el que una célula madre decide dar el paso de un estado naive a otro primed.

La proteína localizada se reveló así capaz de regular sutilmente en el ADN la función opuesta de dos enzimas clave (conocidas como Tet1 y Tet2), que presentan importantes funciones conocidas en la transformación tumorogénica cuando se encuentran desreguladas.

Los resultados de este trabajo abren la puerta al desarrollo de nuevas estrategias en la búsqueda del ansiado estado pluripotencial naive en células madre humanas, lo que supondría, entre otras cosas, una enorme ventaja a la hora de corregir daños en el genoma o facilitar la modelización de una determinada enfermedad en la búsqueda de una cura.

Según afirma Fidalgo, primer autor del trabajo, “ese sería nuestro Santo Grial, el gran paso que nos permitiría avanzar hacia el objetivo último”. Para el investigador, “lo más importante es conseguir que estas células sean seguras, para hacer posible su utilización en la clínica y poder al fin desarrollar el enorme potencial terapéutico que albergan”, sentencia.

Referencia bibliográfica:

Zfp281 Coordinates Opposing Functions of Tet1 and Tet2 in Pluripotent States. Fidalgo M, Huang X, Guallar D, Sanchez-Priego C, Valdes VJ, Saunders A, Ding J, Wu WS, Clavel C, Wang J. Cell Stem Cell. 2016 Sep 1;19(3):355-69. doi: 10.1016/j.stem.2016.05.025. Epub 2016 Jun 23.

Obtienen injertos de corazón funcionales a partir de células madre pluripotentes humanas

Fuente: http://www.diariomedico.com/2016/05/18/area-cientifica/especialidades/cardiologia/obtienen-injertos-de-corazon-funcionales-a-partir-de-celulas-madre-pluripotentes-humanas

Este avance en el campo de la regeneración cardíaca abre la puerta a nuevos proyectos de investigación orientados a desarrollar corazones bioartificiales repoblados con células madre específicas de cada paciente.

Células similares a cardiomiocitos derivadas de células madre pluripotentes humanas.

Un grupo del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y el Hospital General Universitario Gregorio Marañón, de Madrid, en colaboración con la Universidad de Minnesota y el Texas Heart Institute y el Salk Institute for Biological Studies, ambos en Estados Unidos, han creado, por primera vez, injertos de corazón a partir de células madre pluripotentes humanas en un período inferior a un mes.

El estudio, publicado recientemente en la revista Biomaterials, describe cómo los investigadores han descelularizado corazones humanos calificados como "no aptos para el trasplante" por la Organización Nacional de Trasplantes (ONT), dejando la matriz extracelular intacta y libre de células, y a continuación, la han repoblado con células cardíacas obtenidas a partir de técnicas de edición génica en células madres pluripotentes humanas. Estas células resultan cruciales para este proceso, ya que el cuerpo no es capaz de generar nuevas células cardíacas tras un ataque al corazón u otro tipo de daño cardíaco.

Las células dentro de la matriz descelularizada de corazón humano mostraron un mayor grado de diferenciación cardíaca en comparación con las células obtenidas en placas de cultivo, que es el método más utilizado en laboratorios dedicados a este campo alrededor del mundo hasta ahora. De esta manera, y en solo 24 días, los injertos cardíacos humanos ya presentaban las respuestas electrofisiológicas necesarias para desarrollar una función cardiaca correcta, es decir, bombeaban de un modo similar al del corazón.

Este tipo de descelularización y recelularización de órganos representa una estrategia prometedora para el desarrollo de órganos biofuncionales que pueden ser utilizados para la detección de nuevos fármacos y el desarrollo de la medicina personalizada.

"La descelularización de todo un corazón nos permite obtener en el laboratorio cientos de secciones que ya estarían listas para ser utilizadas como andamios sobre los que depositamos las células que diferenciamos, en este caso, cardiomiocitos", dice Nuria Montserrat del IBEC, una de los tres autores principales del artículo científico. "Anticipamos que nuestro procedimiento puede ser aplicado de inmediato en laboratorios focalizados en el campo de la ingeniería de tejidos, así como en el modelado de enfermedades humanas".

Encuentran nuevos datos sobre las células madres pluripotentes

Fuente: http://www.tendencias21.net/Encuentran-nuevos-datos-sobre-las-celulas-madres-pluripotentes_a40831.html

Un equipo internacional de científicos, con la participación de la Universidad de Granada, ha aportado nuevos datos sobre las células madres pluripotentes, que podrían ayudar a entender las enfermedades inducidas por daño de los tejidos, como el Alzheimer. En concreto, han encontrado un regulador epigenético que permite que la diferenciación de las células se produzca de manera ordenada.

Células madres pluripotentes (verde) en el epiblasto (rojo) de un embrión de ratón en día 3,5 de gestación (azul). 

Un equipo internacional de científicos, en el que participa la Universidad de Granada, ha aportado nuevos datos desconocidos hasta la fecha sobre las células madre pluripotentes, una alternativa muy prometedora para el tratamiento de distintas enfermedades humanas y en especial para enfermedades inducidas por daño o degeneración de los tejidos tales como Alzheimer, Parkinson o infarto cerebral. 

Las células madre pluripotentes no pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios, por lo que pueden regenerar cualquier célula y tejido de un organismo. 

El trabajo, que publica la prestigiosa revista Cell Reports, revela conexiones funcionales muy importantes entre la regulación epigenética del genoma humano, las rutas de señalización celular y el fenómeno de heterogeneidad intercelular en células madre pluripotentes. 

Así, este estudio contribuye a una mejor compresión de las transiciones de linaje celular y revela aspectos desconocidos hasta ahora sobre la biología de células madre, contribuyendo así al desarrollo de distintas aplicaciones de dichas células en terapias humanas. 

David Landeira Frías, investigador del departamento de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial y uno de los autores de este artículo, apunta en la nota de prensa de la universidad que recientes avances en el campo de la biomedicina “permiten reprogramar de manera artificial células del cuerpo de un organismo adulto a un estado de pluripotencia similar al encontrado durante el desarrollo embrionario temprano”.

“Una de las grandes barreras para la aplicación segura y exitosa de esta tecnología a entornos clínicos es la naturaleza heterogénea de las poblaciones de células madre; variaciones funcionales entre células de una misma población generan grandes diferencias en su comportamiento que podría conllevar el fallo de la terapia, e incluso el desarrollo de nuevas enfermedades”, advierte el investigador de la UGR. 

Las denominadas variaciones célula-célula ocurren en células con el mismo genoma y, por tanto, es muy probable que los modulares epigenéticos tengan un papel crítico en la generación de la heterogeneidad funcional. 

Mediante el uso de técnicas punteras en epigenómica, el laboratorio de David Landeira en el Centro de Genómica e Investigación Oncológica (Pfizer-Junta de Andalucía-UGR), en colaboración con el laboratorio de Amanda Fisher, del MRC-Clinical Science Centre en Reino Unido, han analizado la función de un regulador epigenético (Jarid2) en la creación de variabilidad intercelular en poblaciones de células madre pluripotentes. 

Los resultados de la investigación muestran que Jarid2 “es un factor esencial para que las células pluripotentes mantengan una interacción adecuada con las células de su entorno y puedan así llevar a cabo procesos de diferenciación celular de manera eficiente y coordinada”. 

Además, los científicos han demostrado que Jarid2 regula la heterogeneidad y función de las células pluripotentes a través de rutas de señalización tradicionalmente implicadas en diversos tipos de cáncer, por lo que el estudio también es relevante en el contexto de esta enfermedad. 

Recientemente, un equipo de científicos del Salk Institute de La Jolla (California, EEUU), en colaboración, entre otros, con investigadores del Hospital Clínic de Barcelona, la Universidad Católica de Murcia y la Clínica CEMTRO de Madrid han hallado un tipo de células madre caracterizadas por su ubicación en el embrión (específicas de una zona concreta de este) que son capaces de convertirse en cualquier tipo de tejido y que proliferan en laboratorio mejor que las otras. 

Bautizadas como “células madre pluripotentes de región selectiva” (rsPSCs, por sus siglas en inglés), las células halladas presentan unas características que hacen posible su producción a gran escala e incluso su alteración genética (editando su ADN celular). Ambas posibilidades son cruciales para las terapias de sustitución celular, y la regeneración de órganos.

Referencia bibliográfica: 

Landeira et al.: Jarid2 Coordinates Nanog Expression and PCP/Wnt Signaling Required for Efficient ESC Differentiation and Early Embryo Development. Cell Reports (2015). DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.060.

Células pluripotentes procedentes de la pulpa de las muelas del juicio

Fuente: http://www.diariomedico.com/2015/06/15/area-profesional/gestion/celulas-pluripotentes-pulpa-muelas-juicio

Los terceros molares son una fuente de células madre adultas con un fenotipo similar al embrionario, según los estudios de Maher Atari, de la UIC.

Maher Atari Abouasi, de la Universidad Internacional de Cataluña (UIC).

Los terceros molares, mejor conocidos de forma popular como muelas del juicio, se han considerado inútiles por mucho tiempo. Se piensa que son un vestigio de épocas muy remotas y que en la mayoría de ocasiones, más que ayudar, estorban. Incluso, en algunas personas estas piezas dentales no tienen espacio suficiente en la boca y se pueden quedar dentro de las encías. No se las echa de menos; por el contrario, a menudo es necesario extraerlas porque causan problemas al salir.

Hasta ahora se les había dado poco valor, pero Maher Atari, director del nuevo Centro de Medicina Regenerativa de la Universidad Internacional de Cataluña (UIC), ha descubierto que pueden ser un diamante en bruto. Este investigador de origen palestino, nacido en Kuwait y formado en diversos países del mundo, ha descubierto que es posible obtener células madre pluripotentes de la pulpa de los terceros molares. Las ha llamado DPPSC, por sus siglas en inglés, y las ha patentado en Estados Unidos. En Europa sólo ha podido hacerlo con el protocolo de aislamiento, ya que no se permite patentar material biológico directamente.

Tras identificar su potencial, el grupo de Atari pudo demostrar que a partir de estas células pluripotentes se puede obtener tejido endotelial, neuronas, condrocitos y células de músculo, hueso, hígado y córnea.

"Estas células tienen una capacidad de diferenciación espectacular, pero su aislamiento y cultivo aún es muy complejo y caro. Por eso nuestros esfuerzos de investigación ahora se orientan a simplificar este proceso", señala el investigador en su pequeño despacho de la Facultad de Medicina de la UIC, que se ubica en la planta inferior del Hospital General de Cataluña, en Sant Cugat (Barcelona).

Tras años de intensa búsqueda, algunos científicos en diferentes laboratorios del mundo han podido obtener células madre multipotentes (MAPC) o pluripotentes inducidas (iPS) y generar tejidos diferentes. La diferencia con las DPPSC es que se trata de células adultas que tienen un fenotipo similar al embrionario y una gran capacidad de diferenciación sin necesidad de que se les haga ningún tipo de modificación genética.

Las muelas del juicio son el último órgano que se desarrolla en el ser humano. Esta premisa sedujo durante años a un joven Atari, en ejercicio profesional de la estomatología, que cada vez que realizaba una extracción de este tipo de molar a un paciente, lo miraba y pensaba para sus adentros: "Algo tiene que haber aquí".

Dedicó su tesis doctoral al estudio de la pulpa de estas muelas y confirmó sus sospechas científicas: este tejido era una fuente de células con gran potencial regenerativo, mucho más que otras que se estaban estudiando, como las hematopoyéticas o de médula ósea.

Entre sus próximos retos de investigación, destaca saber si este tejido es útil para obtener células madre pluripotentes cuando procede de personas de más de 60 años. Su hipótesis es que sí, que no hay un límite o frontera de edad a partir de la cual el tejido ya no es útil, y ahora tendrá que comprobarlo con nuevos estudios.

A su juicio, el "gran secreto" para obtener estas células es el medio de cultivo, que se realiza por medio de autoselección por el medio y entonces no es necesario hacer lo que en inglés se conoce como cell sorting y que no es más que la separación de las células de acuerdo con sus propiedades.

Otro de los objetivos de estos científicos consiste en ampliar el estudio a la pulpa del resto de piezas dentales para comprobar si también tienen este potencial. "Los datos de que disponemos hasta ahora sugieren que sí". Lo que no se sabe es si serán tan potentes como las otras.

Además, también busca determinar en qué áreas de la medicina tiene más potencial esta técnica. Actualmente, tienen en marcha un proyecto, en colaboración con la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), en el que se pretende demostrar la utilidad para la regeneración de tejido muscular a partir de estas células madre pluripotentes en modelos animales de rata. Los resultados preliminares son positivos.

Se espera que las células madre pluripotentes obtenidas a partir de tejido de la pulpa dental se puedan usar para tratar algunas patologías cardiacas, óseas, musculares y dentales.

El próximo 30 de junio, el rector de la Universidad Internacional de Cataluña (UIC), Pere Alavedra, presentará oficialmente el nuevo Instituto de Investigación en Medicina Regenerativa.

El laboratorio de Investigación en Odontología de la UIC, creado en 2008 con tres personas, se ha transformado en este nuevo centro con 16 científicos, financiado con fondos propios y donativos.

Nuevo tipo de células madre para el desarrollo de órganos de sustitución

Fuente: http://www.tendencias21.net/Nuevo-tipo-de-celulas-madre-para-el-desarrollo-de-organos-de-sustitucion_a40376.html

Fabricar órganos de sustitución es uno de los sueños de la medicina regenerativa. Para ello, se trabaja con las células madre embrionarias, que pueden generar cualquier tipo de tejido para esos órganos. Un equipo internacional de científicos ha descubierto ahora un tipo de estas células con mejores propiedades para tal fin, pues proliferan y se especializan de manera más eficiente. 

En verde, nuevo tipo de célula madre humana integrándose y desarrollándose en el entorno celular de un embrión de ratón no viable. En rojo, células del linaje del endodermo que pueden dar lugar al tejido que cubre los órganos de los aparatos digestivo y respiratorio.

La fabricación de órganos de sustitución es un objetivo en el que trabajan diversos grupos de investigación del planeta. Su finalidad es conseguir, algún día, que cualquiera que necesite uno de estos órganos pueda tenerlo, sin necesidad de esperar a que un donante se lo ceda. 

Sin embargo, como es obvio, alcanzar este objetivo no es tarea sencilla. Para lograrlo, los científicos trabajan con los constructores más básicos de nuestros órganos: las células madre, que son unas células embrionarias que, por diferenciación a lo largo del desarrollo fetal, van generando los diversos tejidos del organismo. 

Hasta la fecha, en los estudios científicos, estas células se han usado teniendo en cuenta el momento en que se encontraban, dentro del desarrollo embrionario. Es decir, que los investigadores las usaban considerando el factor temporal. 

Ahora, un equipo de científicos del Salk Institute de La Jolla (California, EEUU), en colaboración, entre otros, con investigadores del Hospital Clínic de Barcelona, la Universidad Católica de Murcia y la Clínica CEMTRO de Madrid, han cambiado este enfoque basado en el tiempo; pues han hallado un tipo de células madre caracterizadas por su ubicación en el embrión (específicas de una zona concreta de este) que son capaces de convertirse en cualquier tipo de tejido y que proliferan en laboratorio mejor que las otras. 

Bautizadas como “células madre pluripotentes de región selectiva” (rsPSCs, por sus siglas en inglés), las células halladas presentan unas características que hacen posible su producción a gran escala e incluso su alteración genética (editando su ADN celular). Ambas posibilidades son cruciales para las terapias de sustitución celular. 

La facilidad con que las rsPSCs proliferan fue comprobada tras aplicarles un cóctel de señales químicas. Estas señales consiguieron que estas células, ubicadas en una placa de laboratorio, se orientaran en el espacio y, en concreto, se identificaran como parte de la región posterior de un embrión de ratón. 

A continuación, los científicos insertaron las rsPSCs en regiones parcialmente diseccionadas de embriones de ratón y las tuvieron en cultivo durante 36 horas. Para poder comparar esta nueva metodología con las ya existentes, también insertaron en dichos embriones, por separado, células madre humanas cultivadas con métodos convencionales. 

El resultado fue que, mientras estas últimas no se integraron en el embrión, las rsPSCs humanas sí lo hicieron. Además, una vez colocadas en el embrión, iniciaron los procesos de diferenciación que las convertirían en células de los tejidos de las tres capas germinales de un embrión natural: endodermo, mesodermo y ectodermo.

Según explica Juan Carlos Izpisua Belmonte, investigador del Instituto Salk y director del estudio en un comunicado de dicho centro, “las células específicas de zona que hemos descubierto podrían proporcionar ventajas tremendas para el estudio en laboratorio del desarrollo, la evolución y las enfermedades; y además abren vías para la generación de nuevas terapias”. 

Pero los resultados no solo proporcionan una nueva forma de analizar el desarrollo humano temprano, sino que además ofrecen una nueva esperanza para el cultivo de tejidos y órganos humanos en un animal huésped. 

Los investigadores concluyen que, por tanto, “no solo necesitamos considerar el tiempo, sino también las características espaciales de las células madre. Comprender ambos aspectos de la identidad de estas células puede resultar crucial para generar tipos de células maduras y funcionales para la medicina regenerativa ”. 

En 2013, Izpisúa Belmonte y sus colaboradores alcanzaron otro hito científico al conseguir crear estructuras renales tridimensionales en cultivo utilizando células madre humanas, algo que hasta entonces jamás se había logrado. 

Para crear estas estructuras renales tridimensionales, los investigadores utilizaron células madre embrionarias y células madre pluripotentes inducidas (iPS) ‎, obtenidas a partir de células humanas de la piel. 

Aplicando un protocolo desarrollado por Izpisúa y su equipo, se consiguió convertir dichas células en células progenitoras del sistema de filtración y colección renal, en tan solo cuatro días en cultivo. Una vez logrado esto, las células fueron puestas en cultivo conjuntamente con células de blastema metanéfrico de ratón (una estructura del riñón embrionario). 

El resultado fue que los dos tipos de células se ensamblaron formando estructuras tridimensionales similares al riñón embrionario, con un sistema colector exclusivamente formado por células humanas. Con el tiempo, estas células progenitoras humanas recapitularon, en cultivo, los procesos de desarrollo del riñón humano. 

Se espera que este otro avance facilite la investigación de enfermedades renales, el descubrimiento de nuevos fármacos y sea un paso más hacia la aplicación de terapias basadas en el uso de células madre. 

Otros avances recientes hacia el desarrollo artificial de órganos han sido la primera impresión en 3D de un sistema circulatorio (imprescindible para el crecimiento de grandes tejidos complejos) o un innovador método de ingeniería de tejidos que ha demostrado ser útil para crear cantidades grandes de hueso humano maduro para trasplantes y en órganos vitales, como el hígado y el páncreas.

Referencia bibliográfica: 

Jun Wu, Daiji Okamura, Mo Li, Keiichiro Suzuki, Chongyuan Luo, Li Ma, Yupeng He, Zhongwei Li, Chris Benner, Isao Tamura, Marie N. Krause, Joseph R. Nery, Tingting Du, Zhuzhu Zhang, Tomoaki Hishida, Yuta Takahashi, Emi Aizawa, Na Young Kim, Jeronimo Lajara, Pedro Guillen, Josep M. Campistol, Concepcion Rodriguez Esteban, Pablo J. Ross, Alan Saghatelian, Bing Ren, Joseph R. Ecker, Juan Carlos Izpisua Belmonte. An alternative pluripotent state confers interspecies chimaeric competency. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature14413.

Salk discovery may offer new avenues for generating novel therapies

Fuente: http://www.news-medical.net/news/20150507/Salk-discovery-may-offer-new-avenues-for-generating-novel-therapies.aspx

Scientists at the Salk Institute have discovered a novel type of pluripotent stem cell--cells capable of developing into any type of tissue--whose identity is tied to their location in a developing embryo. This contrasts with stem cells traditionally used in scientific study, which are characterized by their time-related stage of development.

In the paper, published May 6, 2015 in Nature, the scientists report using these new stem cells to develop the first reliable method for integrating human stem cells into nonviable mouse embryos in a laboratory dish in such a way that the human cells began to differentiate into early-stage tissues.

"The region-specific cells we found could provide tremendous advantages in the laboratory to study development, evolution and disease, and may offer avenues for generating novel therapies," says Salk Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte, senior author of the paper and holder of Salk's Roger Guillemin Chair.

The researchers dubbed this new class of cells "region-selective pluripotent stem cells," or rsPSCs for short. The rsPSCs were easier to grow in the laboratory than conventional human pluripotent stem cells and offered advantages for large-scale production and gene editing (altering a cell's DNA), both desirable features for cell replacement therapies.

To produce the cells, the Salk scientists developed a combination of chemical signals that directed human stem cells in a laboratory dish to become spatially oriented.

They then inserted the spatially oriented human stem cells (human rsPSCs) into specific regions of partially dissected mouse embryos and cultured them in a dish for 36 hours. Separately, they also inserted human stem cells cultured using conventional methods, so that they could compare existing techniques to their new technique.

While the human stem cells derived through conventional methods failed to integrate into the modified embryos, the human rsPSCs began to develop into early stage tissues. The cells in this region of an early embryo undergo dynamic changes to give rise to all cells, tissues and organs of the body. Indeed the human rsPSCs began the process of differentiating into the three major cell layers in early development, known as ectoderm, mesoderm and endoderm. The Salk researchers stopped the cells from differentiating further, but each germ layer was theoretically capable of giving rise to specific tissues and organs.

Collaborating with the labs of Salk Professors Joseph Ecker and Alan Saghatelian, the Izpisua Belmonte team performed extensive characterization of the new cells and found rsPSCs showed distinct molecular and metabolic characteristics as well as novel epigenetic signatures--that is, patterns of chemical modifications to DNA that control which genes are turned on or off without changing the DNA sequence.

"The region selective-state of these stem cells is entirely novel for laboratory-cultured stem cells and offers important insight into how human stem cells might be differentiated into derivatives that give rise to a wide range of tissues and organs," says Jun Wu, a postdoctoral researcher in Izpisua Belmonte's lab and first author of the new paper. "Not only do we need to consider the timing, but also the spatial characteristics of the stem cells. Understanding both aspects of a stem cell's identity could be crucial to generate functional and mature cell types for regenerative medicine."

Un nuevo tipo de células madre facilitaría la obtención de tejidos

Fuente: http://www.diariomedico.com/2015/05/06/area-cientifica/especialidades/hematologia/nuevo-tipo-celulas-madre-facilitaria-obtencion-tejidos

Estas células humanas pueden diferenciarse en un embrión animal. Los embriones quiméricos servirían para 'cultivar' órganos humanos.

Juan Carlos Izpisúa.

La investigación en células pluripotentes humanas, tanto las embrionarias como las obtenidas por reprogramación -pluripotenciales inducidas o iPS-, aún no se ha concretado en tratamientos clínicos, entre otros motivos por la dificultad para obtenerlas y por el posible riesgo tumorigénico asociado. Otras células pluripotentes distintas a las ya conocidas podrían allanar ese camino.

De esta premisa ha partido el grupo de Juan Carlos Izpisúa Belmonte (Instituto Salk) y ha identificado un nuevo estado de pluripotencialidad en las células madre humanas, que además tiene la ventaja de poder integrarse en un embrión animal, donde podrían generar tejidos y órganos en el cuerpo. Se dispondría así de una especie de granero de órganos.

Estas nuevas células madre pluripotentes no se caracterizan, como ocurre con las células madre que ya se han aislado de embriones humanos, por el tiempo, por el momento en su evolución (pre y postimplantación). En cambio, la identidad de las nuevas células madre se vincula a su ubicación en el embrión, por lo que las han denominado pluripotentes de región selectiva (rsPSC, en sus siglas inglesas).

Para poder reinsertarlas en un embrión en desarrollo, deben localizarse en la región posterior de éste. "Las rsPSC exhiben características únicas de expresión genética, epigenética y metabólicas; y además, hay que destacar su gran capacidad de proliferación y la elevada eficiencia de edición genética", afirma Izpisúa, quien matiza que han denominado a esta propiedad de las células madre de región selectiva como xeno-pluripotencia: la capacidad de las células pluripotentes de una especie para generar todas las células, tejidos y órganos del cuerpo en una especie diferente.

El hallazgo, que se publica en Nature, se ha llevado a cabo en colaboración con los laboratorios de Joseph Ecker y Alan Saghatelian, también en el Instituto Salk, así como con los grupos de Josep M. Campistol, del Hospital Clínico de Barcelona, y de Jerónimo Lajara y Pedro Guillén, en la Universidad de Murcia.

Izpisúa destaca que "el mensaje principal de nuestro estudio es demostrar que las rsPSC pueden obtenerse en humanos e incorporarse de manera eficiente en un embrión de ratón en desarrollo para formar un embrión quimérico interespecies".

Para ello, los científicos desarrollaron un cóctel de señales químicas con el que las células madre embrionarias humanas en una placa de laboratorio se orientaron en el espacio y se identificaron como parte de la región posterior. Entonces, las insertaron en embriones tempranos de ratón inviables. Para comparar esta metodología con las ya existentes, también insertaron, por separado, células madre humanas cultivadas con métodos convencionales.

Mientras las células madre humanas obtenidas a través de métodos convencionales no se integraron en el embrión de ratón, las rsPSC humanas sí que lo consiguieron e iniciaron el proceso de diferenciación a las células de las tres principales capas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo).

Para el científico español, si bien esto es solo un primer paso, "nuestro estudio tiene gran implicación en la medicina regenerativa, de forma que, junto con futuras mejoras tecnológicas, podríamos crear una plataforma para generar tejidos y órganos humanos en una especie animal diferente".

Siguiendo este objetivo más amplio, en el laboratorio de Izpisúa han empezado a desarrollar una tecnología similar a la presentada en este estudio con modelos murinos en el cerdo, "cuya fisiología y tamaño de los órganos son similares a los seres humanos, de modo que las células humanas puedan ser guiadas específicamente para la generación de un tejido u órgano particular".

'Reinician' células madre para estudiar los primeros pasos del desarrollo humano

Fuente: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/140167-reiniciar-celulas-madre-ciencia?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=all

Científicos británicos y japoneses han conseguido 'reiniciar' células madre desde su estado más temprano, abriendo así un nuevo campo de investigación sobre el inicio del desarrollo humano y medicamentos regenerativos que podrían salvar vidas. 

En su estudio, los científicos dijeron que habían reiniciado con éxito células madre pluripotentes de tal manera que eran equivalentes a las de un embrión de entre 7 y 10 días, antes de que se implante en el útero. Los investigadores esperan ahora poder estudiar el desarrollo del embrión, así como los problemas que puedan surgir y causar un aborto espontáneo o trastornos del desarrollo.

"Estas células pueden representar el punto inicial en el desarrollo de los tejidos en el embrión humano", dijo Austin Smith, director del Instituto de Células Madre de Cambridge (Reino Unido) y codirector de la investigación, cuyos resultados se publicaron en la revista 'Cell'.

Según los expertos, la ciencia de las células madre podría ofrecer nuevos métodos para tratar condiciones que actualmente son incurables, incluidas enfermedades del corazón, enfermedades oculares, la enfermedad de Parkinson y el derrame cerebral.

Stem cells may be more widespread and with greater potential than previously believed

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-06/foas-scm063014.php

With the plethora of research and published studies on stem cells over the last decade, many would say that the definition of stem cells is well established and commonly agreed upon. However, a new review article appearing in the July 2014 issue of The FASEB Journal , suggests that scientists have only scratched the surface of understanding the nature, physiology and location of these cells. Specifically, the report suggests that embryonic and induced pluripotent stem cells may not be the only source from which all three germ layers in the human body (nerves, liver or heart and blood vessels) can develop. The review article suggests that adult pluripotent stem cells are located throughout the body and are able to become every tissue, provided these cells receive the right instructions.

"This study highlights the mutual role of stem cells both for regeneration and in tumor growth by featuring two sides of the same coin: stems cells in cancer and regenerative medicine," said Eckhard Alt, M.D., Ph.D., the article's lead author from the Center for Stem Cell and Developmental Biology at the University of Texas MD Anderson Cancer Center in Houston, Texas. "Our work provides novel insight on why and how nature has provided us with one universal type of stem cell that is equally distributed throughout the whole body, every organ and every tissue. Small early pluripotent stem cells are ubiquitously located in and around the blood vessels throughout the whole body and serve as a reserve army for regeneration."

In the review, Alt and colleagues suggest that small early pluripotent stem cells are able to replace any kind of tissue in the body--independent of where they comes from in the body--given that these cells receive the correct instructions. When researchers extract these cells from fat tissue, concentrated them and then injected them into diseased or injured tissue, they delivered beneficial outcomes for ailments such as heart failure, osteoarthritis, non-healing wounds, soft tissue defects, muscle, bone and tendon injuries and neurodegenerative diseases. The review also discusses how this is basically the same process that occurs in tumors, except that instead of healing or regenerating tissue, the cells work toward building a tumor. Better understanding and manipulating how these cells communicate not only will open new therapies that heal injury (heart failure, wounds, etc.), but will allow researchers to stop many cancers before they become life-threatening.

"This article suggests that the countless hours spent researching cancer and progenitor cells are finally coming to a head," said Gerald Weissmann, M.D., Editor-in-Chief of The FASEB Journal. "As the intersection between cancer and stem cell research becomes closer and clearer, all of today's medical treatments will begin to look as crude as Civil War medicine."

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FASEB is composed of 26 societies with more than 120,000 members, making it the largest coalition of biomedical research associations in the United States. Our mission is to advance health and welfare by promoting progress and education in biological and biomedical sciences through service to our member societies and collaborative advocacy.

Details: Matthias Ilmer, Jody Vykoukal, Alejandro Recio Boiles, Michael Coleman, and Eckhard Alt. Two sides of the same coin: stem cells in cancer and regenerative medicine. FASEB J. July 2014 28:2748-2761; doi:10.1096/fj.13-244640. 

http://www.fasebj.org/content/28/7/2748.abstract

Descubren un nuevo “truco” que usan las células madre para desempaquetar su ADN

Fuente: http://alt1040.com/2014/01/empaquetamiento-adn-celulas-madre

Científicos suecos desenmascaran el proceso biológico que podría asociarse con el comportamiento de las células madre. Este mecanismo, conocido como citrulinación, también interviene en el desarrollo del cáncer o de enfermedades autoinmunes, tales como la artritis reumatoide.

Las células madre son aquellas capaces de dar lugar a cualquier tipo de célula de nuestro cuerpo. A partir de ellas, por ejemplo, podemos formar células renales especializadas, con el objetivo de crear mini-riñones que pudieran ser utilizados como trasplantes del futuro.

¿Por qué pueden las células madre convertirse tan rápidamente en células especializadas, y sin embargo, el proceso inverso no se da con tanta facilidad? El secreto se encuentra en el ADN, que porta la información genética necesaria; en otras palabras: las instrucciones para que cada célula cumpla un papel determinado en un lugar y momento específicos.

Para que estas instrucciones sean "leídas" correctamente, el genoma de cada célula se encuentra más o menos empaquetado. ¿Qué significa esto? Cuanto más empaquetado se encuentre, gracias a la labor de unas proteínas llamadas histonas, peor podrá leerse su información genética. Sin embargo, si conseguimos "relajar" dicho empaquetamiento, es más fácil que pueda leerse la secuenciación de unos determinados genes.

¿Qué tiene que ver el empaquetamiento con las células madre? Cuanto más empaquetado esté el ADN de estas células, peor se podrá leer su información genética, y por tanto, será más difícil que estas células den lugar a otras células más especializadas. Sin embargo, si conseguimos flexibilizar su empaquetamiento de alguna manera, lograremos que sea más sencillo leer el ADN de estas células madre, y por ello, que puedan especializarse en otros tipos celulares.

Una nueva investigación realizada por científicos del Instituto Karolinska de Suecia ha determinado la relación entre la citrulinación y las células madre. En el empaquetamiento del genoma de nuestras células, intervienen dos características importantes: la carga negativa del ADN y la carga positiva de las histonas antes mencionadas.

Sin embargo, si en la célula interviene la citrulinación, la carga positiva de estas proteínas se "relaja", posibilitando que también se flexibilice el empaquetamiento del ADN. En otras palabras, este mecanismo biológico participaría en los cambios genéticos que deben ocurrir para pasar de células madre a células especializadas.

Su investigación, publicada en Nature, ha servido para asociar por primera vez la citrulinación con las células madre. Este proceso biológico funciona de forma que un elemento de las proteínas (llamado arginina) pueda convertirse en citrulina. El interrogante principal se basa ahora en desvelar la relación que tiene este mecanismo con otros sucesos que ocurren en nuestro organismo, además del ya mencionado con las células madre.

Y es que estudios recientes ya relacionan este proceso de citrulinación con el desarrollo de cáncer o de enfermedades autoinmunes, tales como la artritis reumatoide. En este segundo caso, el cambio proteico que induce la citrulinación sería diferente al de las células madre, ya que lo que provocaría, en principio, sería marcar a las proteínas de nuestro organismo con una especie de "etiqueta", de forma que fueran identificadas por nuestras defensas como algo extraño. Esta es la razón por la que en las patologías autoinmunes, el cuerpo reacciona contra el propio cuerpo.

La investigación sueca, por tanto, es la primera que logra asociar el proceso de la citrulinación con el comportamiento que presentan las células madre, a través del fortalecimiento o la relajación del empaquetamiento del ADN. Conocer más acerca de la biología de nuestras células es fundamental, ya que ello posibilitará que poseamos mejores dianas terapéuticas en el futuro.