Primer paso hacia una «fuente inagotable» de células madre en el laboratorio

Fuente: http://www.abc.es/ciencia/20151015/abci-celulas-madre-201510150953.html

El descubrimiento permitirá en un futuro producir células aptas para realizar trasplantes hematológicos a pacientes sin donantes compatibles.

Nuevo paso hacia adelante para obtener, con mayor facilidad y garantías, células madre en el laboratorio que permitan, en un futuro, la posibilidad de un trasplante para aquellos pacientes que no tienen donante compatible.

Un trabajo internacional liderado por investigadores del IMIM (Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas) ha descubierto que el destino de las células, es decir, si formarán la arteria aorta o células madre de la sangre (hematopoyéticas), depende de la intensidad o eficiencia en que se activa una proteína llamada Notch, involucrada en las diferentes etapas del desarrollo embrionario.

La investigación, publicada en la revista «Nature Communications» y que se ha desarrollado a partir de células de ratón, establece que en el caso de las células arteriales es necesario que se activen muchas moléculas de Notch mientras que en el caso de las células hematopoyéticas se necesitan muchas menos.

«Ya sabíamos que la proteína Notch hacía falta para hacer células madre y de la aorta. Ahora hemos descubierto qué señales deben producirse en nuestro organismo para que las células tomen un camino u otro», explica la doctora Anna Bigas, coordinadora del grupo de células madre y cáncer del IMIM, y una de las firmantes principales del estudio.

Según la investigadora, «para conseguir estos niveles de activación, hemos demostrado que existe una competencia entre dos proteínas que activan Notch, es decir, entre dos ligandos, por lo que una limita la activación generada por la otra para poder formar células madre hematopoyéticas.

«Hasta ahora se sabía, por trabajos de este mismo grupo y de otros grupos, que la activación de Notch era imprescindible para formar arterias y para formar células madre hematopoyéticas. También se sabía que las proteínas responsables de esta activación eran los ligandos Delta4 y Jagged1 respectivamente», recuerda Bigas. Aclara que ahora «los investigadores han demostrado con este trabajo cómo funciona esta señal para conseguir un nivel de activación determinado y formar los dos tipos de células diferentes».

Este descubrimiento es importante, según precisa la investigadora del IMIM, para determinar las señales que se necesitan para generar células madre hematopoyéticas en el laboratorio, ya sea a partir de células madre embrionarias o a partir de otras fuentes.

«Actualmente ya se están obteniendo células en el laboratorio con características de células madre, pero es un proceso poco eficiente y poco reproducible todavía. Este estudio ayudará a mejorar la calidad y eficiencia en la obtención de células madre hematopoyéticas y esto puede suponer, en un futuro, la posibilidad de obtener una fuente inagotable de células para trasplantes hematológicos y por tanto, la posibilidad de un trasplante para muchos enfermos que no tienen donantes compatibles", afirma Anna Bigas.

Los investigadores han realizado el estudio actual a partir de células de ratón, ahora el siguiente paso es reproducir la investigación con células embrionarias humanas o con células endoteliales reprogramadas donde creen que funcionará de manera similar. Además, es muy posible que mecanismos similares funcionen para generar otros tipos celulares.

«A pesar de que la aplicación no es inmediata porque aún no se conocen todas las señales y cómo regularlas, poco a poco se va confeccionando un protocolo más preciso para saber cómo generar células con capacidad de ser trasplantadas» concluyen los investigadores.

Un paso adelante para obtener células madre de sangre en laboratorio

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Un-paso-adelante-para-obtener-celulas-madre-de-sangre-en-laboratorio

Un equipo del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas de Barcelona ha descubierto la forma de activar la proteína Notch para producir células madre hematopoyéticas en laboratorio. Según los autores, el hallazgo es importante en medicina regenerativa ya que permitirá en el futuro producir células aptas para trasplantes hematológicos a aquellos enfermos que no tengan donantes compatibles.

El trabajo supone un avance en el objetivo de obtención de células madre de la sangre en el laboratorio.

Un trabajo internacional, liderado por un equipo del Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), con sede en Barcelona, ha descubierto que la intensidad o eficiencia de la activación de una proteína llamada Notch –que está involucrada en las diferentes etapas del desarrollo embrionario– determina el destino de las células. Es decir, si las células formarán la arteria aorta o las células madre de la sangre (hematopoyéticas). En el caso de las células arteriales es necesario que se activen muchas moléculas de Notch, mientras que para las células hematopoyéticas se necesitan muchas menos, indica el estudio publicado en la revista Nature Communications.

Según Anna Bigas, coordinadora del grupo de células madre y cáncer del IMIM y una de las autoras, "para conseguir estos niveles de activación, hemos demostrado que existe una competencia entre dos proteínas que activan Notch, esto es, entre dos ligandos, por lo que una limita la activación generada por la otra para poder formar células madre hematopoyéticas".

Hasta ahora se sabía que la activación de Notch era imprescindible para formar arterias y células madre hematopoyéticas. También se conocía que las proteínas responsables de esta activación eran los ligandos Delta4 y Jagged1, respectivamente. Ahora, los investigadores han demostrado cómo funciona esta señal para conseguir un nivel de activación determinado y formar los dos tipos de células diferentes.

El hallazgo es importante para determinar las señales que se necesitan para generar células madre hematopoyéticas en el laboratorio, ya sea a partir de células madre embrionarias o de otras fuentes. "Actualmente, ya se están obteniendo células en el laboratorio con características de células madre, pero es un proceso poco eficiente y poco reproducible todavía. Este estudio ayudará a mejorar la calidad y eficiencia en la obtención de células madre hematopoyéticas y esto puede suponer, en un futuro, la posibilidad de obtener una fuente inagotable de células para trasplantes hematológicos y por tanto, la posibilidad de un trasplante para muchos enfermos que no tienen donantes compatibles", comenta la investigadora.

Los investigadores han realizado el estudio actual a partir de células de ratón, ahora el siguiente paso es reproducir la investigación con células embrionarias humanas o con células endoteliales reprogramadas donde creen que funcionará de manera similar. Además, es muy posible que mecanismos similares funcionen para generar otros tipos celulares.

"A pesar de que la aplicación no es inmediata porque aún no se conocen todas las señales y cómo regularlas, poco a poco se va confeccionando un protocolo más preciso para saber cómo generar células con capacidad de ser trasplantadas", concluyen los autores.

Referencia bibliográfica:

Leonor Gama-Norton, Eva Ferrando, Cristina Ruiz-Herguido, Zenhy Liu, Jordi Guiu, Abul B.M.M.K. Islam, Sung-Uk Lee, Minhong Yan, Cynthia J. Guidos, Nuria López-Bigas, Takahiro Maeda, Lluis Espinosa, Raphael Kopan & Anna Bigas“Notch signal strength controls cell fate in the haemogenic endothelium”. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms9510.

El CNIO abre nueva vía para combatir el desgaste de las células madre sanguíneas

Fuente: http://www.lavanguardia.com/vida/20151013/54438066101/cnio-abre-nueva-via-para-combatir-el-desgaste-de-las-celulas-madre-sanguineas.html

Una investigación del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) sobre el envejecimiento en las células madre precursoras de las células sanguíneas ha abierto una nueva vía para reducir su deterioro y buscar posibles tratamientos contra las anemias aplásicas que padecen los enfermos tratados con radioterapia y quimioterapia.

La investigación, dirigida por Juan Méndez, responsable del Grupo de Replicación de ADN del CNIO, ayuda a entender las causas moleculares del envejecimiento de las células madre responsables de regenerar las células de la sangre, informa el CNIO en una nota.

El trabajo se publica en la revista Nature Communications.

En 2014, Méndez participó en una investigación internacional, dirigida por un grupo de la Universidad de California (EEUU) y publicada en Nature, en la que se halló el mecanismo celular por el que, con el envejecimiento, se deterioran las células madre que generan los glóbulos rojos, las plaquetas y las células sanguíneas responsables del sistema inmune.

Ahora, los investigadores del CNIO han conseguido replicar este fenómeno en embriones de ratón.

Para ello, han reducido en estos embriones los niveles del gen MCM3, uno de los componentes del complejo MCM encargado de separar las dos cadenas de la doble hélice del ADN durante su replicación.

La replicación del ADN es un proceso esencial mediante el cual, cuando una célula está a punto de dividirse, realiza una copia idéntica de su genoma para que cada una de estas copias se transmita a las dos futuras células hijas.

En este proceso, las células necesitan mantener niveles elevados de MCM o, de lo contrario, tiene lugar un fenómeno conocido como estrés replicativo, que puede causar daños irreversibles en el genoma.

Al reducir los niveles del gen MCM3 en el embrión del ratón, los investigadores observaron "que el estrés replicativo afecta de manera especial a las células madre que dan lugar a todas las células de la sangre, y muy especialmente a las células precursoras de los glóbulos rojos", explica Méndez.

En los organismos adultos, la producción y maduración de glóbulos rojos ocurre en la médula ósea, pero durante el desarrollo embrionario ocurre principalmente en el hígado fetal.

"En los animales deficientes en MCM3, las células madre del hígado fetal están deterioradas y los embriones desarrollan una forma grave de anemia que impide que lleguen a nacer. Podríamos decir que el estrés replicativo convierte a las células madre fetales, que deberían de funcionar perfectamente, en células muy envejecidas".

Sin embargo, los investigadores consiguieron evitar la letalidad embrionaria aumentando los niveles de otro gen, CHK1.

"CHK1 es uno de los genes responsables de proteger a las células contra el estrés replicativo. Podría decirse que es un supervisor de la replicación del ADN: cuando algo va mal, CHK1 ralentiza o detiene la división celular hasta que el problema se haya solucionado".

Los ratones sometidos a estrés replicativo por la pérdida de MCM3 pero con niveles más altos de CHK1 mostraron una anemia menos acusada, por lo que cuatro de cada diez embriones se desarrollaron con normalidad y completaron la gestación.

Según los autores del estudio, "una implicación interesante de este trabajo es que este tipo de anemia causada por el estrés replicativo es muy similar a la anemia aplásica -causada por la quimio o radioterapia-, precisamente porque estos tratamientos introducen daños masivos en el ADN de las células proliferantes".

Partiendo de estos resultados, en próximas investigaciones, estos científicos intentarán desarrollar tratamientos contra esta anemia y contra los efectos del envejecimiento sobre las células madre del sistema sanguíneo.

Células madre 'dormidas': nueva vía regenerativa

Fuente: http://biotecnologia.diariomedico.com/2014/11/13/area-cientifica/especialidades/biotecnologia/investigacion/celulas-madre-dormidas-nueva-via-regenerativa

Un grupo del Instituto Pasteur examina cómo forjan su identidad las células madre del músculo y los mecanismos de autorrenovación y diferenciación.

Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo del Instituto Pasteur.

Shahragim Tajbakhsh, director del Departamento de Biología del Desarrollo y Células Madre del Instituto Pasteur, ha estado en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) para presentar sus trabajos en terapia celular y medicina regenerativa. Su grupo trata de identificar los mecanismos que regulan la formación y regeneración de tejidos durante el desarrollo embrionario, el crecimiento y la etapa adulta. En 2012 supimos de sus avances a través de Nature Communications, cuando puso de relieve que las células madre en el músculo pueden modificar su metabolismo y entrar en un estado latente que les permite sobrevivir hasta 17 días después de la muerte del organismo, conservando su capacidad regenerativa.

Él mismo nos pone en antecedentes: "El descubrimiento de las células madre dormidas (Cell 2012) mostró que las células madre musculares se hallan en diferentes estados de quiescencia en los músculos en reposo. Algunas están en profundo sueño (durmientes) con baja actividad metabólica, y otras se hallan en quiescencia regular, despertándose más fácilmente para reparar tejidos dañados".

Más tarde (Nature Communications, 2012) Tajbakhsh mostraría que en el tejido post-mortem, debido al fuerte estrés ambiental, las células madre musculares permanecen latentes, un hallazgo que abriría nuevas posibilidades al trasplante de médula ósea en leucemias y otras enfermedades sanguíneas.

Así las cosas, ¿qué ha traído de nuevo el experto a la arena de la miogénesis regenerativa? "Por una parte, hemos sido capaces de caracterizar la heterogeneidad del músculo. Sorprendentemente, no todas las células madre musculares son iguales. Las que están en la cabeza, las extremidades y el tronco son reguladas por diferentes genes cuando nacen". Esta rúbrica embrionaria (Developmental Cell, 2009) pronosticaría en qué medida la mayoría de las miopatías afectan sólo a algunos músculos, mientras que otros escapan. 

"Por otra parte, en un estudio publicado en Cell Reports este año revelamos que podemos instalar células madre en micropatrones diseñados artificialmente que imitan los microambientes simétricos o asimétricos de división celular. Esto es, manipulando el ambiente y genes específicos podemos regular la suerte de las células madre".

En otros dos trabajos, Tajbakhsh dedujo que la señalización de Notch, y su mediadora Rbpj, mantienen las células madre musculares en estado quiescente. "Si inactivamos la vía de señalización, las células se despiertan y se diferencian".

La cuestión de fondo es la limitación de la función de las células madre tanto en las miopatías como en el envejecimiento: "No está claro si el medio ambiente, las propiedades intrínsecas de las células madre, o ambos, están comprometidos en estas situaciones. Nuestro esfuerzo se concentra en caracterizar mejor las células madre".

Identifying the source of stem cells

Fuente: http://www.sciencecodex.com/identifying_the_source_of_stem_cells-144568

When most animals begin life, cells immediately begin accepting assignments to become a head, tail or a vital organ. However, mammals, including humans, are special. The cells of mammalian embryos get to make a different first choice – to become the protective placenta or to commit to forming the baby.

It's during this critical first step that research from Michigan State University has revealed key discoveries. The results, published in the current issue of PLOS Genetics, provide insights into where stem cells come from, and could advance research in regenerative medicine. And since these events occur during the first four or five days of human pregnancy, the stage in which the highest percentage of pregnancies are lost, the study also has significant implications for fertility research.

Pluripotent stem cells can become any cell in the body and can be created in two ways. First, they can be produced when scientists reprogram mature adult cells. Second, they are created by embryos during this crucial four-day window of a mammalian pregnancy. In fact, this window is uniquely mammalian, said Amy Ralston, MSU assistant professor of biochemistry and molecular biology, and lead author on the study.

"Embryos make pluripotent stem cells with 100 percent efficiency," she said. "The process of reprogramming cells, manipulating our own cells to become stem cells, is merely 1 percent efficient. Embryos have it figured out, and we need to learn how they're doing it."

The researchers' first discovery is that in mouse embryos, the gene, Sox2, appears to be acting ahead of other genes traditionally identified as playing crucial roles in stem cell formation. Simply put, this gene could determine the source of stem cells in mammals. Now researchers are trying to decipher why Sox2 is taking the lead role.

Amy Ralston, MSU biochemist and molecular biologist, has identified a possible source of stem cells, which can advance regenerative and fertility research.

"Now we know Sox2 is the first indicator that a cell is pluripotent," Ralston said. "In fact, Sox2 may be the pre-pluripotent gene. We show that Sox2 is detectable in just one or two cells of the embryo earlier than previously thought, and earlier than other known stem cell genes."

The second discovery is that Sox2 has broader influence than initially thought. The gene appears to help coordinate the cells that make the fetus and the other cells that establish the pregnancy and nurture the fetus.

Future research will focus on studying exactly why Sox2 is playing this role. The team has strong insights, but they want to go deeper, Ralston said.

"Reprogramming is amazing, but it's inefficient," she said. "What we've learned from the embryo is how to improve efficiency, a process that could someday lead to generating stem cells for clinical purposes with a much higher success rate."

Source: Michigan State University

New insight that 'mega' cells control the growth of blood-producing cells

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2014-10-insight-mega-cells-growth-blood-producing.html

In this image, a hematopoietic stem cell (green) attaches to a megakaryocyte (red) in bone marrow.

While megakaryocytes are best known for producing platelets that heal wounds, these "mega" cells found in bone marrow also play a critical role in regulating stem cells according to new research from the Stowers Institute for Medical Research. In fact, hematopoietic stem cells differentiate to generate megakaryocytes in bone marrow. The Stowers study is the first to show that hematopoietic stem cells (the parent cells) can be directly controlled by their own progeny (megakaryocytes).

The findings from the lab Stowers Investigator Linheng Li, Ph.D., described in the issue of the journal Nature Medicine, could cause researchers to rethink what they know about the workings of megakaryocytes and potentially lead to new treatments for patients recovering from chemotherapy or organ transplantation.

"Our results suggest that megakaryocytes might be used clinically to facilitate adult stem cell regeneration and to expand cultured cells for adult stem cell transplants," says Meng Zhao, Ph.D., a postdoctoral fellow at Stowers and lead author on the study.

Stowers researchers discovered that megakaryocytes directly regulate the function of murine hematopoietic stem cells—adult stem cells that form blood and immune cells and that constantly renew the body's blood supply. These cells can also develop into all types of blood cells, including white blood cells, red blood cells, and platelets.

Because of their remarkable ability to renew themselves and differentiate into other cells, hematopoietic stems cells are the focus of intense research and have been used to treat many diseases and conditions. The transplantation of isolated human hematopoietic stem cells is used in the treatment of anemia, immune deficiencies and other diseases, including cancer.

Basic research has centered on identifying and characterizing hematopoietic stem cells, however, it is still not clear how hematopoietic stem cells actually work, and how they are regulated because of the complexity of the bone marrow microenvironment. Zhao and his colleagues discovered that as a terminally differentiated progeny, megakaryocytes regulate hematopoietic stem cells by performing two previously unknown functions.

"Megakaryocytes can directly regulate the amount of hematopoietic stem cells by telling the cells when they need to keep in the quiescent stage, and when they need to start proliferating to meet increased demand. Maintaining that delicate balance is important", he adds. "You don't want to have too many or too few hematopoietic stem cells."

These findings are supported by similar research from the laboratory of Paul S. Frenette, Ph.D., at the Albert Einstein College of Medicine, also reported in the issue of Nature Medicine.

Employing the advanced technology of the Institute's Cytometry, Imaging and Histology centers, the researchers examined the relationship between megakaryocytes and hematopoietic stem cells in mouse bone marrow. In the course of their research, they found that the protein transforming growth factor B1 (TGF-B1), contained in megakaryocytes, signaled quiescence of hematopoietic stem cells. They also found that when under stress from chemotherapy, megakaryocytes signaled fibroblast growth factor 1 (FGF1), to stimulate the proliferation of hematopoietic stem cells.

"Our findings suggest that megakaryocytes are required for the recovery of hematopoietic stem cells post chemotherapy," explains Li. The discovery could provide insight for using megakaryocyte-derived factors, such as TGF-B1 and FGF1, clinically to facilitate regeneration of hematopoietic stem cells, he adds.

Engineering a megakaryocyte niche (a special environment in which stem cells live and renew) that supports the growth of hematopoietic stem cells in culture, is the next step for the researchers. Zhao and his colleagues are also investigating whether a megakaryocyte niche can be used to help expand human hematopoietic stem cells in vitro and stem cell transplantation for patients.

More information: Nature Medicine. DOI: 10.1038/nm.3706

A new way to extract bone-making cells from fat tissue

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2014-10-bone-making-cells-fat-tissue.html

Finding cells that have bone-making potential is more efficiently done by looking at the genes they express -- ALPL, in this case -- than at proteins on their surface. The bone matrix being produced by cells is stained red in samples of cells that are sorted for not expressing ALPL (left), sorted for expressing ALPL (right), and left as an unsorted control (center). 

Within our fat lives a variety of cells with the potential to become bone, cartilage, or more fat if properly prompted. This makes adipose tissue, in theory, a readily available reservoir for regenerative therapies such as bone healing if doctors can get enough of those cells and compel them to produce bone.

In a new study in the journal Stem Cell Research & Therapy, scientists at Brown University demonstrate a new method for extracting a wide variety of potential bone-producing cells from human fat. They developed a fluorescent tag that could find and identify cells expressing a gene called ALPL. Expression of the gene is an indicator of bone-making potential.

If the tag finds the RNA produced when the gene is expressed, it latches on and glows. A machine that detects the fluorescing light then separates out the ALPL-expressing cells.

In the paper, the scientists report that their method produced more than twice the yield of potential bone-makers (9 percent) compared to their best application of another method: sorting cells based on surface proteins presumed to indicate that a cell is a stem cell (4 percent).

Brown University has applied for a patent on the method of gene expression tagging for producing a tissue.

Meanwhile, the ALPL-expressing cells produced on average more than twice as much bone matrix (and as much as nine times more in some trials) during three weeks of subsequent cultivation than a similar-sized population of unsorted adipose tissue cells and almost four times more bone matrix than cells that don't express ALPL. ALPL-expressing cells were also better at making cartilage or fat.

A couple of other research groups have also sorted stem cells based on gene expression, but they have not done so specifically with the goal of enriching cell populations for a specific tissue, the researchers said.

Lead author and Brown graduate student Hetal Marble said targeting gene expression rather than surface proteins for the purpose of gathering cells to make a new tissue is a "paradigm shift" in the following regard: Gene expression provides a way to target any cell based on whether it can produce another tissue, while targeting surface proteins limits researchers to harvesting cells that fit a presumed definition of being a stem cell. The new approach, she said, is more pragmatic for the purpose.

"Approaches like this allow us to isolate all the cells that are capable of doing what we want, whether they fit the archetype of what a stem cell is or not," Marble said. "The paradigm shift is thinking about isolating populations that are able to achieve an end point rather than isolating populations that fit a strictly defined archetype."

In their experiments, though, the team tolerated a four-day delay that they'd like to dispense with in the future. It takes that long for the maximum number of cells to express ALPL when cells are chemically primed to do so.

In future research, said senior author Eric Darling, the Manning Assistant Professor of Molecular Pharmacology, Physiology and Biotechnology and a member of the Center for Biomedical Engineering assistant professor of medical science, the team would like to target a gene expressed much earlier in the differentiation process to see if they can avoid a priming period.

If they can apply the method based on a gene that's expressible within a matter of hours, that could allow future surgeons working on bone healing to take out some of a patient's fat cells, sort out the best bone-producers (primed or not) and then implant those cells in the bone break within the same surgical session.

"If you can take the patient into the OR, isolate a bunch of their cells, sort them and put them back in that's ideally where we'd like to go with this," Darling said. "Theoretically we could do this with other genes that might upregulate very quickly or are innately expressed.

New technique allows scientists to find rare stem cells within bone marrow

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-10/miot-nta100614.php

Deep within the bone marrow resides a type of cells known as mesenchymal stem cells (MSCs). These immature cells can differentiate into cells that produce bone, cartilage, fat, or muscle — a trait that scientists have tried to exploit for tissue repair.

In a new study that should make it easier to develop such stem-cell-based therapies, a team of researchers from MIT and the Singapore-MIT Alliance in Research and Technology (SMART) has identified three physical characteristics of MSCs that can distinguish them from other immature cells found in the bone marrow. Based on this information, they plan to create devices that could rapidly isolate MSCs, making it easier to generate enough stem cells to treat patients.

Until now, there has been no good way to separate MSCs from bone marrow cells that have already begun to differentiate into other cell types, but share the same molecules on the cell surface. This may be one reason why research results vary among labs, and why stem-cell treatments now in clinical trials are not as effective as they could be, says Krystyn Van Vliet, an MIT associate professor of materials science and engineering and biological engineering and a senior author of the paper, which appears in the Proceedings of the National Academy of Sciences this week.

"Some of the cells that you're putting in and calling stem cells are producing a beneficial therapeutic outcome, but many of the cells that you're putting in are not," Van Vliet says. "Our approach provides a way to purify or highly enrich for the stem cells in that population. You can now find the needles in the haystack and use them for human therapy."

Lead authors of the paper are W.C. Lee, a former graduate student at the National University of Singapore and SMART, and Hui Shi, a former SMART postdoc. Other authors are Jongyoon Han, an MIT professor of electrical engineering and biological engineering, SMART researchers Zhiyong Poon, L.M. Nyan, and Tanwi Kaushik, and National University of Singapore faculty members G.V. Shivashankar, J.K.Y. Chan, and C.T. Lim.

MSCs make up only a small percentage of cells in the bone marrow. Other immature cells found there include osteogenic cells, which have already begun the developmental path toward becoming cartilage- or bone-producing cells. Currently, researchers try to isolate MSCs based on protein markers found on the cell surfaces. However, these markers are not specific to MSCs and can also yield other types of immature cells that are more differentiated.

"Conventional cell-surface markers are frequently used to isolate different types of stem cells from the human bone marrow, but they lack sufficient 'resolution' to distinguish between subpopulations of mesenchymal stromal cells with distinct functions," Lee says.

The researchers set out to find biophysical markers for multipotency — the ability to become many different cell types. They first suspected that cell size might be a factor, because fetal bone marrow stem cells, which tend to have a higher percentage of MSCs, are usually small in diameter.

To test this hypothesis, the researchers used a device Han had previously developed to capture circulating tumor cells based on their size. They isolated bone marrow cells based on size and found that while none of the larger cells were multipotent, not all of the smaller cells were multipotent, so size alone cannot be used to distinguish MSCs.

After measuring several other physical traits, the researchers found two that could be combined with size to completely distinguish MSCs from other stem cells: stiffness of the cell, and the degree of fluctuation in the cell's nuclear membrane.

"You don't need more than these three, but you also can't use fewer than these three," Van Vliet says. "We now have a triplet of characteristics that identifies populations of cells that are going to be multipotent versus populations of cells that are only going to be able to become bone or cartilage cells."

These features appear to correspond to what is already known about stem cells, Van Vliet says. Compared with cells that have already committed to their final fate, immature cells have genetic material that moves around inside the nucleus, producing more fluctuations of the nuclear cell membrane. Stem cells also have a less rigid cytoskeletal structure than those of highly differentiated cells, at least when adhered to materials such as glass, making those attached cells seem less stiff.

The researchers then tested the regenerative abilities of the isolated MSCs in mice. They found that these cells could help repair both muscle and bone injuries, while cells identified as osteogenic stromal cells were able to repair bone but not muscle.

"We have provided the first demonstration that subpopulations of mesenchymal stromal cells can be identified and highly enriched for bone growth and muscle repair," Lee says. "We envision that this approach would also be important in the selection and purification of bone marrow-derived stem cells for tissue repair in human patients suffering from a range of tissue-degenerative diseases."

The team is now working on high-speed methods for separating MSCs. Creating more pure populations of such cells should lead to more effective stem-cell treatments for tissue injuries, Van Vliet says.

"Instead of putting in 30 percent of the cells that you want, and 70 percent filler, you're putting in 100 percent of the cells that you want," she explains. "That should lead to more reliable patient outcomes, because you're not going to have this variability from batch to batch, or patient to patient, in how many of each cell population are present."

Van Vliet and Poon also hope to begin a clinical trial of the osteogenic cells isolated in this study, which could prove useful for treating bone injuries.

Conclusive evidence on role of circulating mesenchymal stem cells in organ injury

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-08/mali-ceo082114.php

Mesenchymal stem cells (MSCs) are present in virtually every type of human tissue and may help in organ regeneration after injury. But the theory that MSCs are released from the bone marrow into the blood stream following organ damage, and migrate to the site of injury, has long been debated. M.J. Hoogduijn and colleagues provide conclusive evidence to resolve the controversy over the mobilization and migration of MSCs in humans in a new study published in Stem Cells and Development, a peer-reviewed journal from Mary Ann Liebert, Inc., publishers. The article is available on the Stem Cells and Development website.

In "No Evidence for Circulating Mesenchymal Stem Cells in Patients with Organ Injury," Hoogduijn and coauthors from Erasmus University Medical Center (Rotterdam, The Netherlands), describe the results of studies to detect MSCs in the blood of healthy individuals, of patients with end-stage renal disease, of patients with end-stage liver disease, and of heart transplant patients with organ rejection. Whereas they did not find MSCs in the circulation of these individuals, they did report the presence of MSCs in the blood of a patient suffering from severe trauma with multiple fractures. In the trauma patient, the circulating MSCs likely derived from disruption of the bone marrow caused by the fractures.

"We can add the simple but elegant work of Martin Hoogduijn to the pantheon of studies in stem cell research that skewer a long treasured tenet of faith and consign it to mythology," says Editor-in-Chief Graham C. Parker, PhD, The Carman and Ann Adams Department of Pediatrics, Wayne State University School of Medicine, Detroit, MI.

Obtención fácil de células madre a partir de una gota de sangre

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/9911/obtencion_facil_de_celulas_madre_a_partir_de_una_gota_de_sangre/es/

Unos científicos han desarrollado un método para generar células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSCs, por sus siglas en inglés) a partir de una única gota de sangre extraída de un dedo. El método también permite a los donantes tomar sus propias muestras de sangre, que podrán enviar a un laboratorio para que sean procesadas. El acceso fácil a muestras de sangre utilizando esta nueva técnica, desarrollada en el Instituto de Biología Molecular y Celular (IMCB) de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación en Singapur, podría potencialmente aumentar el reclutamiento de un mayor número y diversidad de donantes, y podría llevar al establecimiento de bancos hiPSC a gran escala.

A través de reprogramación genética, las células humanas maduras, normalmente células sanguíneas, pueden ser transformadas en hiPSCs. Dado que estas últimas exhiben propiedades notablemente similares a las células madre embrionarias humanas, son un recurso muy valioso para la investigación básica, la búsqueda de nuevos fármacos y la terapia celular. En países como Japón, Estados Unidos y Reino Unido, se han puesto en marcha varias iniciativas sobre hiPSCs, para ponerlas a disposición de las investigaciones sobre las células madre y para estudios médicos.

La actual recogida de muestras para su reprogramación en hiPSCs incluye medidas invasivas, como recoger células de la médula o de la piel, lo cual puede desalentar a muchos donantes potenciales. Aunque también se pueden generar hiPSCs a partir de células sanguíneas mediante técnicas convencionales, se necesitan normalmente grandes cantidades de sangre.

Fila de arriba: Secuencia de pasos del aislamiento de la sangre extraída de un dedo y su tratamiento para la reprogramación celular. Imagen inferior: Células hiPSCs que han sido teñidas para facilitar su identificación. (Fotos: Loh Yuin Han Jonathan, IMCB)

Con su nueva técnica, el equipo del Dr. Loh Yuin Han ha mostrado por primera vez que son suficientes volúmenes de sangre de una sola gota para una reprogramación en hiPSCs. Esta técnica inaugura mundialmente la producción de hiPSCs con alta eficiencia a partir de la extracción de una única gota de sangre.

La accesibilidad de la nueva técnica se ve más reforzada aún por el enfoque de diseño que se le ha dado, orientado a que los propios usuarios, siguiendo instrucciones sencillas y sin necesidad de poseer conocimientos técnicos, puedan extraerse la gota de sangre, almacenarla debidamente y enviarla a un laboratorio para la reprogramación.

La muestra de sangre permanece estable durante 48 horas, y se puede alargar durante 12 días en cultivo.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado científicos de otras instituciones de Singapur, Estados Unidos y Reino Unido, incluyendo el Imperial College de Londres, la Universidad Nacional de Singapur, el Centro médico BIDMC (dependiente de la Escuela Médica de la Universidad Harvard), y la Clínica Mayo en Rochester, estas dos últimas instituciones en Estados Unidos.

Información adicional

Obtienen dientes a partir de células madre procedentes de la orina

Fuente: http://www.abc.es/salud/noticias/obtienen-dientes-partir-orina-15471.html

La orina humana podría servir para desarrollar nuevos dientes. Así lo asegura un trabajo que se ha publicado en Cell Regeneration Journal en el que se demuestra que la orina, aunque parezca mentira, podría servir como fuente de células madre que, una vez cultivadas, darían lugar a pequeñas estructuras en forma de dientes.

Los investigadores del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China) creen que la técnica podría convertirse, en un futuro, en una forma de reemplazar los dientes perdidos.

Equipos de investigadores de todo el mundo están buscando la manera de hacer crecer dientes nuevos para reemplazar los que se pierden con la edad y por una mala higiene dental. Y las células madre, que parecen ser la panacea en la investigación, son uno de los campos en los que más se está investigando.

Sin embargo a ninguno de estos grupos de trabajo se les ha ocurrido partir de la orina, como lo han hecho los investigadores chinos. Así, los científicos han utilizado las células presentes en la orina, que han recorrido el organismo, para cultivarlas en el laboratorio con el fin de convertirlas en células madre.

A continuación, los investigadores implantaron en animales una mezcla de estas células y otros materiales. A las tres semanas, el grupo de células implantado comenzó a parecerse a un diente. «La estructura del diente contenía pulpa dentaria, dentina, esmalte espacio y el órgano del esmalte», explican en un comunicado. Sin embargo, los «dientes» no eran tan duros como los naturales.

De hecho, los propios autores reconocen que su trabajo no va a facilitar el trabajo de los dentistas a corto plazo, aunque sí esperan que a largo plazo puedan servir para «regeneración total de dientes humanos».

Para para Chris Mason, del University College de Londres (Gran Bretaña), la orina no es el mejor punto de partida. En declaraciones a la BBC afirmó que «probablemente es una de las peores fuentes ya que, en primer lugar, contiene muy pocas células y la capacidad de convertirse en células madre es muy limitada». Y además, advirtió, el riesgo de contaminación es mucho mayor que con otras fuentes de células.

Stem cell clues uncovered

Fuente: http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130713095248.htm?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencedaily+%28ScienceDaily%3A+Latest+Science+News%29

The green cells form the niche to support the red germline stem cells at the tip of the fruit fly testis.

Proper tissue function and regeneration is supported by stem cells, which reside in so-called niches. New work from Carnegie's Yixian Zheng and Haiyang Chen identifies an important component for regulating stem cell niches, with impacts on tissue building and function. The results could have implications for disease research. It is published by Cell Stem Cell.

Lamins are proteins that the major structural component of the material that lines the inside of a cell's nucleus. Lamins have diverse functions, including suppressing gene expression. It has been difficult to understand how mutations in lamins cause diseases in specific tissues and organs, such as skeletal muscles, heart muscle, and fat.

A group of human diseases called laminopathies, which include premature aging, are caused by defects in proteins called lamins. Zheng and her team, which included Xin Chen of Johns Hopkins University, decided to examine whether lamins would link stem cell niche function to healthy tissue building and maintenance.

To understand the tissue-specific effects of lamin mutations, the team focused on fruit fly testis, one of the best-studied stem cell niche systems. In the fruit fly testis, biochemical cross-signaling between the different types of cells that make up the niche environment ensures proper maintenance and differentiation of the testis system's stem cells.

Using an advanced array of techniques available in fruit fly studies, the team demonstrated that lamins were a necessary component of supporting niche organization, which in turn regulates proper proliferation and differentiation of germline stem cells in fruit fly testis.

"These results could have implications for the role of lamins in other types of stem cell niches," Zheng said. "These findings could contribute to the study of diseases caused by lamina-based tissue degeneration. For example, different lamin mutations could disrupt the organization of different niches in the body, which then leads to degeneration in tissues."

Journal Reference:

Haiyang Chen, Xin Chen, Yixian Zheng. The Nuclear Lamina Regulates Germline Stem Cell Niche Organization via Modulation of EGFR Signaling. Cell Stem Cell, 2013; 13 (1): 73 DOI: 10.1016/j.stem.2013.05.003

Primera extracción de células madre de pulpa dental en España

Fuente: http://www.medicinatv.com/reportajes/primera-extraccion-de-celulas-madre-de-pulpa-dental-en-espana-4888

Las células madre pertenecientes a dos niños de 11 y 12 años van a ser procesadas en Suiza y, posteriormente, preservadas en un criobanco en Alemania durante los próximos 20 años.

Se ha realizado la primera extracción dental en España con la finalidad de almacenar células madre de dos pacientes de 11 y 12 años, el hijo de Eidur Gudjohnsen, ex-jugador del Futbol Club Barcelona, y el hijo de Carlos Aparicio, director médico de Clínica Aparicio-Grupo Plénido, quien ha dirigido ambas intervenciones. La intervención ha tenido lugar en Barcelona, fruto de la colaboración entre Clínica Aparicio-Grupo Plénido y Criodental Biopharma, líder del mercado español de procesado y criopreservación de células madre de la pulpa dental.

Tras las extracciones, los dientes de ambos niños han sido trasladados al laboratorio de Institut Clinident Biopharma en Suiza donde se llevará a cabo el proceso de sección del diente y extracción de la pulpa, en la que se encuentran las células madre. Posteriormente, estas células madre viajarán hasta Biokryo, el crio-banco que el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica posee en Alemania, donde serán conservadas en un tanque de nitrógeno líquido a una temperatura inferior a -130ºC durante un período de 20 años.

La terapia celular y la regeneración de tejidos a partir de células madre integran uno de los campos más prometedores de la medicina regenerativa a corto y medio plazo; y la decisión de disponer de células madre dentales propias puede evitar en caso de enfermedad la búsqueda de un donante compatible o reducir el riesgo de rechazo.

El doctor Carlos Aparicio se muestra convencido de que “estamos ante una acción preventiva de primer orden dado que se trata de un material precioso para la salud futura de estos niños”. El reconocido odontólogo barcelonés va más allá al afirmar que “a partir de ahora cualquier profesional dental tiene la obligación ética de informar a sus pacientes sobre esta posibilidad porque la opción de extraer y conservar células madre de pulpa dental puede estar cambiando el destino de su pacientes”.

Para el director médico de Criodental Biopharma, el Dr. Miguel Ángel Iglesia, “se trata de convertir un residuo en una oportunidad, ya que a través de este proceso estamos conservando un material biológico que tiene grandes posibilidades y que de otra manera sería destruido”. El doctor Iglesia está convencido de que estamos hablando de “un futuro que es casi una realidad para medicina y odontología regenerativa”.

Descubiertas en el año 2000, las células madre derivadas de la pulpa dental superan en la actualidad los inconvenientes de las células madre de cordón umbilical: son multipotentes y pluripotentes, capaces de generar no sólo células de tejido dentario, sino también óseas, musculares y cardiacas, entre otras, y pueden multiplicarse exponencialmente sin diferenciarse; es decir, sin dejar de ser células madre. Además, su obtención no requiere una intervención quirúrgica adicional, como sucede en la extracción de células madre de médula ósea o tejido graso. Pueden obtenerse en varios momentos de la vida, mientras que las células madre de cordón umbilical sólo pueden recolectarse en el momento del parto.

Las investigaciones actuales confirman el amplio potencial que representan estas células en numerosas aplicaciones terapéuticas:

- Regeneración ósea

- Regeneración neuronal

- Infarto cerebral

- Lesiones de médula espinal

- Reconstrucción de córnea

- Regeneración cardiaca (infarto de miocardio)

- Distrofia muscular

- Diabetes

- Regeneraciones de glándulas salivales

- Regeneración dental y de tejidos dentarios

Los dientes que se han extraído en Barcelona eran de leche, aunque los de personas adultas también pueden ser útiles para la obtención de células madre. En dientes adultos, se recomienda la extracción en pacientes menores de 40 años, ya que pueden obtenerse un mayor número de células y de mayor calidad. En cualquier caso, es aconsejable que sean dientes sanos y libres de enfermedades tales como caries dental o traumatismos. Otra posibilidad es que se trate de dientes definitivos extraídos en el transcurso de un tratamiento de ortodoncia o muelas del juicio.

La empresa Criodental Biopharma, radicada en Zaragoza, ofrece desde inicios de año este servicio pionero en España de procesado y criopreservación de células madre de pulpa dental, con un coste de 2.440 euros.