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.

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".