Nuevo método para cultivar y mantener células precursoras del riñón

Fuente: http://www.diariomedico.com/2016/08/26/area-cientifica/especialidades/genetica/nuevo-metodo-para-cultivar-y-mantener-celulas-precursoras-del-rinon

Un grupo de investigadores habría desarrollado un método para mantener cultivos de células precursoras del riñón en su estado progenitor indefinidamente, según publica Cell Stem Cell.

Científicos del Instituto Salk (Estados Unidos) han desarrollado un método para mantener cultivos de células nefronas precursoras.

Científicos del Instituto Salk (Estados Unidos) habrían descubierto un método para producir células precursoras del riñón sin fecha de caducidad, según un artículo publicado en Cell Stem Cell. Los intentos anteriores de mantener cultivos de las denominadas células progenitoras de nefronas habían fallado, ya que las células morían o perdían gradualmente su potencial de desarrollo en lugar de permanecer en un estado precursor más útil médicamente.

Utilizando un cultivo tridimensional y una nueva mezcla de moléculas de apoyo, los científicos del Instituto Salk han suspendido a las células en su desarrollo temprano. Estas podrían utilizarse para fabricar nuevo tejido del riñón para estudiar el órgano o tratar enfermedades.

"Hemos proporcionado una prueba de principio sobre cómo mantener números ilimitados de células precursoras del riñón. Tener un suministro de estas células podría ser un punto de partida para poder desarrollar órganos funcionales en el laboratorio, así como para empezar a aplicar terapia celular a los riñones con genes disfuncionales", declaró Juan Carlos Izpisúa Belmonte, del Laboratorio de Expresión Genética del Instituto Salk.

Las células progenitoras de nefronas (NPCs, por sus siglas en inglés), al menos en humanos, sólo existen durante una breve fase del desarrollo embrionario. Las células continúan formando nefronas, las unidades funcionales del riñón, responsables de filtrar la sangre y excretar la orina. Pero los adultos no poseen NPCs para hacer crecer de nuevo tejido del riñón dañado o enfermo. Generar NPCs en el laboratorio ofrecerá una nueva forma de estudiar el desarrollo del riñón y de curar enfermedades.

Anteriormente, otros grupos de investigación han usado células madre de pluripotencia inducida para generar células NPC. "Esos métodos llevan mucho tiempo, es difícil aislar una población pura, y su estado como células precursoras era transitorio", señaló Zhongwei Li, coautor del artículo. En esos casos, las NPCs se convertían en células del riñón adultas en cuestión de días, acabando así con la población estable de células precursoras para estudiar.

Trabajando con NPCs aisladas directamente de embriones de ratones, el equipo trató de desarrollar métodos que las mantuvieran en su estado precursor, habitualmente transitorio. Descubrieron que, si mantenían las células en un cultivo tridimensional en lugar de en uno plano, y utilizaban un nuevo compuesto de moléculas señalizadoras, podrían mantener las NPCs durante más de 15 meses.

A continuación, comprobaron que las células, una vez establecidas en nuevas condiciones, podían guiarse para transformarse en estructuras de nefronas, tanto al trasplantarlas en animales como en el laboratorio. Por último, los científicos lograron replicar los mismos resultados con células embrionarias humanas.

"La estrategia de cultivos en tres dimensiones en nuestro estudio puede utilizarse probablemente en otras células progenitoras, para generar tejido de los órganos", dijo Jun Wu, coautor del estudio.

Aparte de la terapia regenerativa para reemplazar órganos enfermos, los investigadores indican que las NPCs podrían emplearse para generar modelos de enfermedades en el laboratorio. Introduciendo mutaciones asociadas a disfunciones en las células, podrían estudiar el comienzo y la progresión de la enfermedad y ganar nuevas perspectivas sobre ella, así como un seguimiento que les permitiera desarrollar nuevos fármacos para tratarla.

Próximamente, los científicos querrían investigar cómo cultivar otros tipos de células precursoras requeridas para un riñón completo. "Hay muchísimas células progenitoras que trabajan juntas para hacer un órgano nuevo completo", indica Toshikazu Araoka, otro de los autores. "Si conseguimos cultivar también otras células precursoras, estaremos más cerca de fabricar un riñón trasplantable".

Crean células progenitoras de riñón que sobreviven en el laboratorio

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/20867/crean-celulas-progenitoras-de-rinon-que-sobreviven-en-el-laboratorio/

Investigadores del Salk Institute for Biological Studies de California (EE.UU.), en colaboración con expertos del Hospital Clínic y el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (Idibaps) de Barcelona (España), han conseguido crear y mantener estructuras renales gracias a un cultivo tridimensional y una nueva combinación de moléculas de señalización.

Es la primera vez que se consigue conservar un cultivo de células progenitoras de nefrona (unidad estructural y funcional básica del riñón), lo que supone un gran espaldarazo a la investigación básica y traslacional sobre el desarrollo de las enfermedades renales y un paso más hacia la posibilidad de crear un riñón trasplantable.

El estudio, liderado por Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Génica en el Salk Institute, se publica en la revista Cell Stem Cell.

Los intentos previos de mantener cultivos de células progenitoras de nefrona (CPN) habían fracasado, pero ahora se aporta "una prueba sobre cómo crear y mantener un número ilimitado de células precursoras de riñón", afirma Izpisúa.

El hecho de conseguir "un suministro de estas células podría ser un punto de partida para hacer crecer órganos funcionales en el laboratorio, así como una manera de empezar a aplicar terapias celulares en riñones con genes defectuosos", añade.

Además de una terapia regenerativa para reemplazar órganos enfermos, las CPN podrían utilizarse para modelar enfermedades en los laboratorios.

Así, mediante la introducción de mutaciones relacionadas con la enfermedad de las células, los investigadores serían capaces de estudiar su aparición y progresión y obtener nuevos datos que podrían derivar en el descubrimiento de medicamentos para su tratamiento.

Células progenitoras renales de laboratorio (en rojo) después de ser transplantadas a un riñón tienen la capacidad de integrarse funcionalmente y formar parte del mismo.

Normalmente, las CPN están presentes, en los humanos, durante una breve etapa del desarrollo embrionario. Las células pasan a formar nefronas, la unidad básica y funcional del riñón responsable de la filtración de la sangre y de la excreción de la orina.

Después de la vida embrionaria, no tenemos las CPN que permitirían hacer crecer nuevo tejido renal después de sufrir una enfermedad o daño, por lo que su generación en el laboratorio ofrecerá una nueva manera de estudiar el desarrollo del riñón y, finalmente, de tratar las enfermedades renales.

Anteriormente, se habían utilizado otros métodos para conseguir crear células precursoras de riñón que sobrevivieran en el laboratorio. Sin embargo, en estas tentativas, las CPN maduraban en células de riñón adultas en cuestión de días y no dejaban células progenitoras para estudiar.

El descubrimiento se ha basado en la utilización de un cultivo donde las células podían crecer en un entorno tridimensional y no en un plano bidimensional, así como en una nueva combinación de moléculas de señalización, lo cual ha permitido conservar las CPN durante más de quince meses.

Las células, gracias a estas nuevas condiciones, pueden ser inducidas a convertirse en estructuras de nefronas en el laboratorio o cuando se trasplantan en animales. El equipo del Salk Institute utilizó CPN embrionarias, así como otras, generadas de células madre, para ajustar el protocolo para el uso humano y se ha podido demostrar, en ambos casos, que las CPN se podían mantener a largo plazo.

El siguiente eslabón que se deberá superar es el de profundizar en la investigación sobre cómo poder cultivar otros tipos de progenitores indispensables para regenerar un riñón entero. "Hay varias células progenitoras que trabajan conjuntamente para crear un órgano completo", apunta Zhongwei Li, también del Salk Institute.

"Si somos capaces de cultivar otras células progenitoras, estaremos más cerca de crear un riñón trasplantable", sostiene. Por otro lado, el cultivo tridimensional utilizado en este estudio puede aplicarse, potencialmente, para la formación de otros tejidos orgánicos.

New method creates endless supply of kidney precursor cells

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2016-08-method-endless-kidney-precursor-cells.html

Salk researchers created kidney progenitor cells that survive in the lab using 3-D culture and a mix of supporting molecules. The technology could help point to new cell therapies.

Salk Institute scientists have discovered the holy grail of endless youthfulness—at least when it comes to one type of human kidney precursor cell. Previous attempts to maintain cultures of the so-called nephron progenitor cells often failed, as the cells died or gradually lost their developmental potential rather than staying in a more medically useful precursor state.

But by using a three-dimensional culture and a new mixture of supporting molecules, Salk researchers have successfully suspended the cells early in their development. Such early-stage kidney cells could be used to grow replacement kidney tissue in order to study the organ as well as treat disease.

"We provide a proof-of-principle for how to make and maintain unlimited numbers of precursor kidney cells," says Juan Carlos Izpisua Belmonte, professor in Salk's Gene Expression Laboratory. "Having a supply of these cells could be a starting point to grow functional organs in the laboratory as well as a way to begin applying cell therapy to kidneys with malfunctioning genes." The work was published in Cell Stem Cell.

Nephron progenitor cells (NPCs), at least in humans, normally only exist during a brief stage of embryonic development. The cells go on to form nephrons, the functional units of the kidney, responsible for filtering the blood and excreting urine. But adults have no remaining NPCs to grow new kidney tissue after damage or disease. Generating NPCs in the lab, scientists believe, will offer a new way to study kidney development and eventually treat kidney diseases.

Previously, other groups of scientists have used induced pluripotent stem cells (iPSCs) to make NPC-like cells. "Those approaches take a long time, it is difficult to isolate a pure population, and the NPC-like cells are still transient," says Zhongwei Li, a research associate in the Izpisua Belmonte lab and co-first author of the new paper. In those cases, the NPCs often matured into adult kidney cells in a manner of days, leaving no steady population of progenitor cells to study.

Salk scientists created a new method to develop endless supply of kidney precursor cells. Pictured are long-term cultured nephron progenitor cells (red) incorporating and becoming part of the kidney after transplanted into a developing kidney.

First working with NPCs directly isolated from mouse embryos, Izpisua Belmonte, Li and collaborators worked to develop methods that would keep the NPCs in their usually transient, progenitor state. They discovered that if they maintained the cells in a three-dimensional culture, rather than a flat dish, and used a new mixture of signaling molecules, they could maintain the NPCs for more than 15 months. They went on to show that the cells—when moved to new conditions—could then be coaxed to develop into functional nephron-like structures both in the lab or when transplanted into animals.

Next, the team used both human embryonic NPCs and human NPCs generated from stem cells to tweak the protocol for human use. Again, they were able to maintain the NPCs long term.

"The 3D culture strategy used in our study can potentially be applied to other lineage progenitors for efficient formation of tissue organoids," says co-first author Jun Wu, Salk research associate.

Aside from a regenerative therapy to replace ailing organs, the scientists add that the NPCs could be used to model diseases in the lab. By introducing disease related mutations to the cells, researchers could study the onset and progression of the disease and gain new insights into the disease as well as screen and discover new treatment drugs.

Next, the researchers would like to investigate how to culture the other types of progenitor cells that are required for a full kidney, in addition to the nephrons formed by NPCs. "There are several progenitor cells that work together to make a whole organ," adds co-first author Toshikazu Araoka, Salk research associate. "If we can culture the other progenitor cells as well, we'll be closer to building a transplantable kidney."

Explore further: In boost for transplants, kidney tissue grown in lab

Journal reference: Cell Stem Cell

Crean células progenitoras de riñón que sobreviven en el laboratorio

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Crean-celulas-progenitoras-de-rinon-que-sobreviven-en-el-laboratorio

Una nueva investigación con participación española ha desarrollado estructuras renales gracias a la utilización de un cultivo tridimensional y de una nueva combinación de moléculas de señalización. El hallazgo, publicado en la revista Cell Stem Cell, supone un paso más hacia la posibilidad de crear un riñón trasplantable.

Células progenitoras renales de laboratorio (en rojo) después de ser transplantadas a un riñón tienen la capacidad de integrarse funcionalmente y formar parte del mismo.

Investigadores del Salk Institute for Biological Studies de California, en colaboración con expertos del Hospital Clínic y el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (Idibaps) de Barcelona, han conseguido crear y mantener estructuras renales gracias a un cultivo tridimensional y una nueva combinación de moléculas de señalización.

Es la primera vez que se consigue conservar un cultivo de células progenitoras de nefrona (unidad estructural y funcional básica del riñón), lo que supone un gran espaldarazo a la investigación básica y traslacional sobre el desarrollo de las enfermedades renales y un paso más hacia la posibilidad de crear un riñón trasplantable.

El estudio, liderado por Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Génica en el Salk Institute, se publica en la revista Cell Stem Cell.

Los intentos previos de mantener cultivos de células progenitoras de nefrona (CPN) habían fracasado, pero ahora se aporta "una prueba sobre cómo crear y mantener un número ilimitado de células precursoras de riñón", afirma Izpisua.

El hecho de conseguir "un suministro de estas células podría ser un punto de partida para hacer crecer órganos funcionales en el laboratorio, así como una manera de empezar a aplicar terapias celulares en riñones con genes defectuosos", añade.

Además de una terapia regenerativa para reemplazar órganos enfermos, las CPN podrían utilizarse para modelar enfermedades en los laboratorios.

Así, mediante la introducción de mutaciones relacionadas con la enfermedad de las células, los investigadores serían capaces de estudiar su aparición y progresión y obtener nuevos datos que podrían derivar en el descubrimiento de medicamentos para su tratamiento.

Normalmente, las CPN están presentes, en los humanos, durante una breve etapa del desarrollo embrionario. Las células pasan a formar nefronas, la unidad básica y funcional del riñón responsable de la filtración de la sangre y de la excreción de la orina.

Después de la vida embrionaria, no tenemos las CPN que permitirían hacer crecer nuevo tejido renal después de sufrir una enfermedad o daño, por lo que su generación en el laboratorio ofrecerá una nueva manera de estudiar el desarrollo del riñón y, finalmente, de tratar las enfermedades renales.

Anteriormente, se habían utilizado otros métodos para conseguir crear células precursoras de riñón que sobrevivieran en el laboratorio. Sin embargo, en estas tentativas, las CPN maduraban en células de riñón adultas en cuestión de días y no dejaban células progenitoras para estudiar.

El descubrimiento se ha basado en la utilización de un cultivo donde las células podían crecer en un entorno tridimensional y no en un plano bidimensional, así como en una nueva combinación de moléculas de señalización, lo cual ha permitido conservar las CPN durante más de quince meses.

Las células, gracias a estas nuevas condiciones, pueden ser inducidas a convertirse en estructuras de nefronas en el laboratorio o cuando se trasplantan en animales. El equipo del Salk Institute utilizó CPN embrionarias, así como otras, generadas de células madre, para ajustar el protocolo para el uso humano y se ha podido demostrar, en ambos casos, que las CPN se podían mantener a largo plazo.

El siguiente eslabón que se deberá superar es el de profundizar en la investigación sobre cómo poder cultivar otros tipos de progenitores indispensables para regenerar un riñón entero. "Hay varias células progenitoras que trabajan conjuntamente para crear un órgano completo", apunta Zhongwei Li, también del Salk Institute.

"Si somos capaces de cultivar otras células progenitoras, estaremos más cerca de crear un riñón trasplantable", sostiene. Por otro lado, el cultivo tridimensional utilizado en este estudio puede aplicarse, potencialmente, para la formación de otros tejidos orgánicos.

Referencia bibliográfica:

Zhongwei Li, Toshikazu Araoka, Jun Wu, Hsin-Kai Liao, Mo Li, Marta Lazo, Bing Zhou, Yinghui Sui, Min-Zu Wu, Isao Tamura, Yun Xia, Ergin Beyret, Taiji Matsusaka, Ira Pastan, Concepcion Rodriguez Esteban, Pedro Guillen, Josep M. Campistol, and Juan Carlos Izpisua Belmonte. "3D Culture Supports Long-Term Expansion of Mouse and Human Nephrogenic Progenitors". Cell Stem Cell (2016), DOI: 10.1016/j.stem.2016.07.016

La orina de bebés prematuros, una fuente de células madre renales

Fuente: http://www.elmundo.es/salud/2016/03/04/56d8628122601da4268b463c.html

Un bebé prematuro en una incubadora.

Quizás el sueño de la medicina regenerativa no esté en el interior del organismo, ni en un método complejo de obtener y transformar células madre. Un estudio belga acaba de demostrar que la orina de bebés prematuros contiene células renales inmaduras capaces de transformarse en varios de los tipos de células adultas que componen el riñón humano.

Con un sencillo plástico adherido al pene de bebés nacidos entre las semanas 31 y 36 de gestación (un embarazo normal ronda las 39-40 semanas), un equipo de la Universidad Católica de Lovaina (en Bélgica) ha demostrado que la orina de estos prematuros puede ser una sencilla fuente de células madre renales.

Como explican las investigadoras, dirigidas por Elena Levtchenko y Fanny Oliveira, la formación del riñón se completa aproximadamente a las 34 semanas de gestación, tras lo cual, las células renales ya están plenamente maduras y pierden su capacidad de diferenciarse.

De hecho, los intentos por obtener células progenitoras en la orina de adultos no había tenido éxito hasta la fecha porque la capacidad de diferenciarse de estas células ya está muy reducida (y eso a pesar de que la orina adulta contiene un amplio sedimento de células renales).

También en el líquido amniótico es posible encontrar este tipo de células (el líquido amniótico está compuesto en gran parte de orina fetal). Sin embargo, "nosotros pensamos en la orina de prematuros como una alternativa menos invasiva, y más versátil porque sus riñones están aún en desarrollo".

Inicialmente, explican en el artículo que acaban de publicar en la revista Journal of the American Society of Nephrology, sólo trabajaron con orina de bebés varones por la facilidad de obtener su orina sin que la muestra se contaminase, aunque explican que también sería posible con niñas.

Sólo un día después de nacer, los investigadores belgas obtuvieron las muestras de orina de los prematuros y caracterizaron las células renales presentes en este fluido. En el 50% de los casos, la orina contenía células progenitoras renales, capaces de diferenciarse en varios tipos diferentes de células que componen el riñón (como los podocitos o los túbulos proximales) "con un alto potencial para la regeneración del riñón".

Como explica Fanny Oliveira, estos hallazgos demuestran que la nefrogénesis es un proceso todavía en marcha cuando los bebés prematuros nacen en torno a la semana 34 de gestación; un hallazgo de gran interés si se tiene en cuenta que una de las secuelas que pueden sufrir estos bebés está relacionada con su inmadurez renal. "Estas células podrían ser recogidas, expandidas y congeladas para un posible uso autólogo futuro", puede leerse en su trabajo. "Teniendo en cuenta que las células diferenciadas se comportan in vivo como células renales adultas, representan una alternativa óptima para, por ejemplo, crear un riñón bioartificial".

Menos entusiasta se muestra Ángel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, "me parece una aproximación ingeniosa pero un poco anecdótica, porque no creo que pueda ser una técnica útil en una población amplia".

Este especialista sí que considera que estas células se podrían utilizar, como apuntan los autores, en niños prematuros que nazcan con un problema renal para solventarlo en ese momento, "desde ese punto de vista sí parece interesante, pero hay que ver que con esas células se hace algo que cura. Pero eso es una cosa y su aplicación para otros pacientes o en un futuro para la misma persona otra porque ¿cómo hacerlo más aplicable? Si pensamos en la creación de un banco para almacenar este tipo de células no lo veo factible, pero crear este tipo de bancos es un proceso complicado y costoso. Y para eso ya están los bancos de células de cordón umbilical, que no necesitan que el niño sea pretérmino. Además, tenemos un sistema de donación muy eficaz, estandarizado y con mucha variedad y esto da servicio suficiente a las unidades de cordón".

Regenerar riñones mediante células madre pluripotentes inducidas

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/17280/regenerar-rinones-mediante-celulas-madre-pluripotentes-inducidas/es/

Una forma prometedora de tratar riñones enfermos o dañados la tenemos en terapias celulares que incluyen el trasplante de células precursoras renales, que después pueden convertirse en las células necesarias para una recuperación completa. Sin embargo, conseguir un número suficiente de células precursoras ha sido difícil históricamente, razón por la cual los científicos han puesto muchas de sus esperanzas en las células madre pluripotentes (iPSCs, por sus siglas en inglés), a las cuales se puede hacer proliferar mucho y después provocar que se diferencien en forma de precursoras.

En una situación ideal, las células precursoras renales serían trasplantadas directamente en el parénquima renal, pero una operación así nunca es un reto sencillo. El riñón es un órgano muy sólido, lo que dificulta mucho traer un número suficiente de células para el trasplante, tal como subraya Kenji Osafune, cuyo laboratorio en el Centro para la Investigación y Aplicación de Células iPS (CiRA), en la universidad de Kioto, en Japón, está usando iPSCs para investigar nuevos tratamientos contra enfermedades renales. De hecho, en pocos experimentos se ha conseguido trasplantar la cantidad adecuada para el tratamiento.

En un nuevo estudio, realizado en colaboración con la empresa Astellas Pharma Inc., el equipo encabezado por Osafune ha mostrado la validez de una nueva estrategia.

Tejido renal dañado (izquierda) de un ratón, que muestra un alto grado de fibrosis (azul). El tratamiento con terapia celular+Osr1+Six2 mitiga notablemente la fibrosis (derecha) de otro ratón.

Los autores de la investigación trasplantaron células precursoras renales derivadas de células iPSC en puntos específicos de la superficie de riñones. Estos riñones, de ratones, son en muchos aspectos una buena réplica de los de tipo humano con daños renales agudos. Incluso aunque las células trasplantadas nunca se integraron realmente con los tejidos del anfitrión, los ratones que recibieron este trasplante mostraron una mejor recuperación, incluyendo una menor incidencia de la necrosis y la fibrosis, en comparación con ratones que recibieron trasplantes de otros tipos de células. Una de las razones de esta mejora fue, al parecer, el uso de células que expresaron Osr1 y Six2. Aunque estos dos factores son marcadores conocidos de células precursoras renales, hasta ahora los investigadores no habían utilizado exclusivamente células que expresaran a ambos para las terapias celulares.

Información adicional

Un minirriñón de laboratorio facilita el diseño de nuevos fármacos

Fuente: http://www.abc.es/salud/noticias/20151023/abci-mini-rinon-nature-201510231219.html

El objetivo es utilizar estos organoides de minirriñón para promover enfermedades renales y así poder estudiarlas.

Las técnicas de edición de genes o ingeniería genética han permitido fabricar y cultivar miniriñones en el laboratorio. El objetivo, tal y como se describe en «Nature Communications» es utilizar estos organoides de minirriñón para promover enfermedades renales y así poder estudiarlas con el fin de desarrollar nuevas terapias personalizadas.

Los investigadores han trabajado con células madre pluripotentes, capaces de convertirse en cualquier tipo de órgano en el cuerpo. En este caso se utilizó un cóctel químico para que las células madre maduraran en estructuras que se asemejaran a riñones en miniatura. Dichos organoides contienen túbulos, células de filtrado y células de los vasos sanguíneos, y son capaces de transportar productos químicos y de responder a una lesión de forma muy similar a la que lo hacen los túbulos renales en personas.

Los científicos llevan tiempo creando modelos de enfermedades en los laboratorios que sean más reales que los animales y ya lo hemos logrado, señala Benjamin Freedman, del Hospital Brigham and Women de Boston (EE.UU.). «Responder a esta pregunta era esencial para comprender el potencial de mini-riñones en la regeneración renal clínica y en el descubrimiento de fármacos».

Una vez que se tenía los miniórganos, los investigadores desarrollaron la enfermedad renal. Para ello utilizaron la técnica de edición de genes CRISPR y generaron dos enfermedades renales muy frecuentes: patología renal poliquística y glomerulonefritis. «De esta forma los organoides desarrollaron las características de estas enfermedades». Las personas con mutaciones en los genes poliquísticos tienen quistes en los túbulos renales. Los expertos vieron que los organoides con mutaciones en Podocalyxin, un gen relacionado con la glomerulonefritis, perdían las conexiones entre las células de filtrado.

«Hemos visto que la mutación de un único gen da lugar a cambios renales asociados con la enfermedad humana, lo que permite entender mejor la enfermedad y sirve de modelo para desarrollar fármacos para el tratamiento de estas enfermedades», afirma Joseph Bonventre, autor principal del estudio y director de Instituto de Células Madre de Harvard.

«Estos mini-riñones y la ingeniería genética -añade Freedman- nos han enseñado que la enfermedad humana se reduce a componentes simples que se pueden volver a crear en un laboratorio». Y ello, continúa, nos proporciona formas mejores y más rápidas, para realizar «ensayos clínicos en una placa para probar nuevos medicamentos y terapias que podrían funcionar en humanos».

«La técnica de edición genética CRISPR se puede utilizar para corregir las mutaciones de genes y convertirse en una estrategia terapéutica prometedora», explica Freedman. Ahora, comenta, podemos crecer, a demanda, nuevo tejido renal que es 100% inmunocompatible con el propio organismo de una persona.

Y concluye: «Hemos demostrado que estos tejidos pueden imitar los riñones sanos y enfermos, y que los organoides pueden sobrevivir en ratones después de ser trasplantados. La siguiente pregunta es si también pueden realizar las funciones de los riñones después del trasplante».

Mini-kidney organoids re-create disease in lab dishes

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2015-10-mini-kidney-organoids-re-create-disease-lab.html

A mini-kidney (1 mm diameter) grown from a patient's stem cells.

Mini-kidney organoids have now been grown in a laboratory by using genome editing to re-create human kidney disease in petri dishes.

The achievement, believed to be the first of its kind, resulted from combining stem cell biology with leading-edge gene-editing techniques.

The journal Nature Communications reports the findings. The work paves the way for personalized drug discovery for kidney disease.

The mini-kidney organoids were grown from pluripotent stem cells. These are human cells that have turned back the clock to a time when they could develop into any type of organ in the body. When treated with a chemical cocktail, these stem cells matured into structures that resemble miniature kidneys.

These organoids contain tubules, filtering cells and blood vessel cells. They transport chemicals and respond to toxic injury in ways that are similar to kidney tubules in people.

"A major unanswered question was whether we could re-create human kidney disease in a lab petri dish using this technology," said Benjamin Freedman, who led the studies at Brigham and Women's Hospital in Boston. He is now an assistant professor of medicine in the Division of Nephrology at the University of Washington and a UW Medicine researcher.

"Answering this question," he said, "was important for understanding the potential of mini-kidneys for clinical kidney regeneration and drug discovery."

To re-create human disease, Freedman and his colleagues used the gene-editing technique called CRISPR. They engineered mini-kidneys with genetic changes linked to two common kidney diseases, polycystic kidney disease and glomerulonephritis.

The organoids developed characteristics of these diseases. Those with mutations in polycystic kidney disease genes formed balloon like, fluid filled sacks, called cysts, from kidney tubules. The organoids with mutations in podocalyxin, a gene linked to glomerulonephritis, lost connections between filtering cells.

"Mutation of a single gene results in changes kidney structures associated with human disease, thereby allowing better understand of the disease and serving as models to develop therapeutic agents to treat these diseases," explained Joseph Bonventre, senior author of the study. He is chief of the Renal Division at Brigham and Women's Hospital and a principal faculty member at Harvard Stem Cell Institute.

"These genetically engineered mini-kidneys," Freedman added, "have taught us that human disease boils down to simple components that can be re-created in a petri dish. This provides us with faster, better ways to perform 'clinical trials in a dish' to test drugs and therapies that might work in humans."

The researchers found that genetically matched kidney organoids without disease-linked mutations showed no signs of either disease.

"CRISPR can be used to correct gene mutations," explained Freedman. "Our findings suggest that gene correction using CRISPR may be a promising therapeutic strategy."

In the United States, costs for kidney disease are about 40 billion dollars per year. Kidney disease affects approximately 700 million people worldwide. Twelve million patients have polycystic kidney disease and two million gave complete kidney failure. Dialysis and kidney transplantation, the only options for patients in kidney failure, can cause harmful side effects and poor quality-of-life.

"As a result of this new technology," Freedman said, "we can now grow, on demand, new kidney tissue that is 100 percent immunocompatible with an individual's own body."

He added, "We have shown that these tissues can mimic both healthy and diseased kidneys, and that the organoids can survive in mice after being transplanted. The next question is whether the organoids can perform the functions of kidneys after transplantation."

Explore further: Researchers make strides toward creating tissue-engineered kidneys

Crean estructuras renales complejas a partir de células madre humanas

Fuente: http://noticiasdelaciencia.com/not/16591/crean-estructuras-renales-complejas-a-partir-de-celulas-madre-humanas/

Unos investigadores han establecido un método altamente eficiente para producir estructuras renales a partir de células madre que proceden de piel obtenida de los pacientes. Las estructuras renales formadas podrían utilizarse para estudiar anomalías en el desarrollo del riñón, enfermedades renales crónicas, los efectos de sustancias tóxicas, y ser incorporadas en dispositivos obtenidos por bioingeniería para tratar pacientes con daños renales crónicos y agudos. A largo plazo, estos métodos podrían acelerar el progreso hacia el reemplazo de un riñón dañado o enfermo con tejido derivado de las propias células del paciente.

Los autores de la nueva investigación, del BWH (Brigham and Women's Hospital) en Boston, y el Instituto de Células Madre de la Universidad Harvard en Cambridge, Massachusetts, ambas instituciones en Estados Unidos, han convertido células de la piel en células madre y desarrollado un proceso altamente eficiente para convertir a estas últimas en estructuras renales que se parecen a las existentes en un riñón humano normal. De este modo, el equipo de Ryuji Morizane tiene la esperanza de que este hallazgo allane el camino hacia la futura creación de tejidos renales que podrían hacer el trabajo de un riñón en un paciente y eliminar la necesidad de un trasplante procedente de un donante.

Los riñones son los órganos más habitualmente trasplantados, pero la demanda supera de largo a la oferta.

Los investigadores modelaron el desarrollo renal y daños en organoides de riñón (mostrados aquí), demostrando que puede emplearse el sistema de cultivo de organoides para estudiar los mecanismos del desarrollo de riñones humanos así como los efectos de sustancias tóxicas.

La enfermedad renal crónica afecta a mucha gente en el mundo. En Estados Unidos, por ejemplo, la padece entre el 9 y el 11 por ciento de la población adulta.

Información adicional

Más cerca del riñón de laboratorio

Fuente: http://www.elmundo.es/salud/2015/10/07/56154c70ca4741b34b8b458a.html

Un grupo de investigadores australianos ha conseguido desarrollar en el laboratorio estructuras similares a riñones a partir de células madre humanas. Aunque, de momento, no saben si estos orgánulos son funcionales, otro equipo, el liderado por el español Juan Carlos Izpisúa, anuncia un logro similar pero con la demostración de la funcionalidad de estos 'minirriñones' cuando se implantan en ratones.

Los avances en investigación son casi siempre precedidos por múltiples intentos, por el método ensayo y error. Así que no es inaudito que algunos logros nos suenen a algo ya contado porque en ciencia hay muchos pequeños pasos similares antes de conseguir un gran éxito que marque la diferencia. Esto es quizás lo que ocurra al leer esta noticia sobre la creación de 'minirriñones' en el laboratorio, un paso importante pero no el primero ni el definitivo para lograr riñones auténticos listos para trasplante. Sin embargo, es una oportunidad para mostrar cómo el grupo responsable de este estudio y otros más están arrojando luz sobre un órgano fundamental para la vida humana.

En España, hay 27.000 personas en diálisis y 4.500 están a la espera de un trasplante de un riñón, según explicaba recientemente Rafael Matesanz, director de la Organización Nacional de Trasplantes, en una reunión improvisada dentro del Congreso Nacional de Nefrología celebrado en Valencia. Junto a él, María Dolores del Pino, presidenta de la Sociedad Española de Nefrología, hacía hincapié en la necesidad de investigaciones que aporten soluciones a problemas médicos que hoy en día son incurables o cuyo tratamiento pasa por el trasplante, una fuente finita de órganos.

Según el estudio ESPIRCE, promovido por la Sociedad Española de Nefrología, aproximadamente el 10% de la población sufre algún grado de enfermedad renal crónica. Debido al envejecimiento de la población, el aumento de problemas cardiovasculares, diabetes, hipertensión y obesidad, se estima que en los próximos años los trastornos renales se dispararán en todo el mundo.

Por otro lado, el coste medio del tratamiento sustitutivo renal (hemodiálisis, diálisis peritoneal, hemofiltración y trasplante renal) es seis veces mayor que la terapia de pacientes con VIH y 24 veces mayor que el tratamiento de personas con EPOC y asma, según el documento de Consenso de la Enfermedad Renal Crónica de 2012.

Teniendo en cuenta estos datos, es comprensible que varios grupos en el mundo se hayan lanzado al campo de la medicina regenerativa para tratar de fabricar riñones a partir de células pluripotentes (células madre embrionarias y de pluripotencialidad inducida o iPS). El avance que recoge la revista Nature viene marcado por el rápido avance en este tipo de investigación producido en los últimos tres años.

El equipo liderado por Melissa H. Little y Minoru Takasato, del Hospital Real Pediátrico de Melbourne y del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland (ambos en Australia), lleva ese tiempo intentando crear riñones en el laboratorio y, aunque todavía no lo ha logrado, hoy se encuentran un poco más cerca gracias al método empleado y cuyos detalles publica la revista Nature.

Para ello utilizaron iPS humanas que transformaron, mediante un compuesto similar a la proteína Wnt y factores de crecimiento, en diferentes células precursoras de los distintos tejidos renales. "Hemos formado simultáneamente los precursores de las nefronas [las células encargadas de filtrar la sangre], los túbulos colectores, el intersticio y los vasos sanguíneos del riñón. Todos son necesarios para formar el órgano en el embrión normal, y que permiten formar estructuras complejas como las que se dan en el riñón", explica Little.

Como explica Núria Monserrat, investigadora del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) que está colaborando con el grupo de Izpisúa que persigue también el desarrollo de riñones en el laboratorio, "este es un trabajo impecable. Estos orgánulos servirán para entender los procesos de formación del riñón en el desarrollo embrionario y también para probar fármacos en ellos con la intención, en un futuro, de hacer una medicina personalizada. Faltaría por demostrar, eso sí, su funcionalidad in vivo".

De hecho, Melissa Little reconoce la limitación de su modelo. "Estas nefronas no han formado orina ya que están fuera del cuerpo. Creemos que si las pusiéramos en animales, comenzarían a producirla, pero esto no lo hemos probado. Lo que sí sabemos es que los túbulos proximales a la nefrona, que son los que reabsorben el agua y eliminan los deshechos tóxicos, son lo suficientemente maduros como para ser susceptibles al daño de fármacos nefrotóxicos", lo que supondría que reaccionan de la misma manera que un riñón normal.

Precisamente, esa limitación es la que sí ha superado el grupo liderado por Izpisúa, del Instituto Salk en La Jolla (California). Tal y como explicaba el propio investigador en el Congreso Nacional de Nefrología: "A partir de células de pluripotencialidad inducida, iPS, hemos logrado diferenciarlas en precursores de los tres tejidos fundamentales del riñón, incluidos los que derivan en nefronas. Después las inyectamos en embriones de ratón (en la cavidad celómica) y observamos, al cabo de unos días, estructuras similares a glomérulos, túbulos y nefronas. Los resultados que vimos no se limitaron a la morfología sino a la funcionalidad, es decir, estas estructuras son funcionales. También las inyectamos en ratones recién nacidos, con una hora de vida, y a los siete u ocho días las células están integradas en su riñón y contribuyen a la formación de orina. Creo que este experimento es definitivo, aunque todavía no lo hemos publicado".

De hecho, el lograr un organoide funcional y bien organizado es lo que Jamie Davies, autor de un artículo de opinión publicado también por Nature, señala como el reto que hasta ahora tenían los grupos dedicados a este tipo de investigación, como el suyo propio en el Centro de Fisiología Integrativa de la Universidad de Edimburgo (Escocia). Reto que Izpisúa ha superado y que no es, sin embargo, el último paso en este campo. "Si algún grupo mejorase lo logrado por Little y Takasato [como es el caso del experimento anunciado por Izpisúa], no dejarían de ser órganos pequeños, y nos seguimos enfrentando al desafío de hacerlos crecer lo suficiente para un trasplante", explica.

Izpisúa, que se muestra muy ilusionado por los resultados de sus experimentos, explica que "ahora estamos más cerca del trasplante. Pero no sólo es eso. Estas estructuras sirven para generar un modelo de enfermedades agudas o crónicas y probar fármacos en ellas. Además, también se podrían introducir estas células en animales enfermos y ver si, por sí mismas, son capaces de revertir el problema. Lo que hace cuatro años era un sueño, ahora lo tenemos más cerca". Sin embargo, este científico explicó en Valencia que la investigación básica no es suficiente. "Para llegar al paciente, es necesario que los médicos tomen el relevo", por eso retó a los nefrólogos que asistieron a su charla en el marco del Congreso Nacional de Nefrología para que fueran ellos los que continuaran con esta investigación.

Científicos japoneses crean riñones artificiales para animales

Fuente: http://www.abc.es/ciencia/20150922/abci-organos-artificiales-animales-201509221129.html

Los investigadores logran que estos órganos sintéticos, creados a partir de células madre, sean trasplantados y funcionen con normalidad en ratones y cerdos.

Un equipo nipón de científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Jikei en Tokio ha dado un paso de gigante, para en un futuro cada vez más cercano, poder crear riñones sintéticos o artificiales que puedan reemplazar a los dañados. Este estudio ha sido publicado en «PNAS» y, en concreto, lo que explica es la forma en que este grupo de investigadores han conseguido trasplantar con éxito en ratas y cerdos estos riñones haciendo pasar la orina por natural a través de estos órganos artificiales, tal como informa BBC.

Precisamente el problema de la salida de la orina ha sido el quebradero de cabeza más importante en los primeros prototipos, ya que los primeros animales a los que se introducía este riñón artificial sufrían un proceso de inflamación. Precisamente, en esta línea, el equipo de investigadores tuvo que realizar un importante trabajo de «fontanería» para que estos órganos funcionasen de forma óptima.

En concreto, el equipo coordinado por el profesor Takashi Yokoo, de la Facultad de Medicina de Jikei (Tokio) ha utilizado células madre, en lugar de dejar crecer este órgano dentro del animal huésped. También han trabajado en un tubo de drenaje y en una vejiga sintéticas para recoger y almacenar la orina. Cuando se conectó con la vejiga natural, el sistema funcionó: la orina pasó desde el riñón trasplantado hasta la vejiga trasplantada dentro de una rata.

En una comprobación ocho semanas después, los científicos nipones pudieron comprobar que todo funcionaba correctamente. Este procedimiento lo han comprobado en un mamífero más grande -el cerdo- y han obtenido los mismos resultados.

Los científicos han considerado que esta investigación sirve de ayuda en el camino hacia la fabricación de órganos sintéticos humanos con éxito. Lo que podría suponer una solución para quienes esperan un trasplante. En el caso de España, mantiene su liderazgo mundial en esta materia con una tasa de 36 donantes por millón de personas y 4.360 intervenciones, según el Registro Mundial de Trasplantes. De ellos, 2678 fueron renales.

En el Reino Unido, estima la BBC, 6.000 personas están esperando un trasplante de riñón, aunque debido a la menor cantidad de donaciones, menos de la mitad de la demanda puede ser cubierta cada año. Lo que puede producir el fallecimiento prematuro de hasta 350 personas.

New discoveries advance efforts to build replacement kidneys in the lab

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2015-06-discoveries-advance-efforts-kidneys-lab.html

This image shows a cross section of a kidney.

Researchers at Wake Forest Baptist Medical Center report progress in their quest to build replacement kidneys in the lab. The teams' goal is to make use of the more than 2,600 kidneys that are donated each year, but must be discarded due to abnormalities and other factors. The scientists aim to "recycle" these organs to engineer tailor-made replacement kidneys for patients.

"We believe the two studies we are reporting provide critical information to the booming field of organ bioengineering as it applies to the kidney," said Giuseppe Orlando, M.D., Ph.D., a transplant surgeon and regenerative medicine researcher. Orlando is part of a team at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine aiming to recycle human kidneys. Another group at the institute is doing the same thing with pig kidneys.

The process begins by washing the discarded organs in a mild detergent to remove all cells. The idea is to replace these cells with a patient's own kidney stem cells, making a tailor-made organ that would not be rejected and wouldn't require the use of powerful anti-rejection medication. But are the organs a suitable platform for engineering after going through the process to remove cells?

To help answer that question, the researchers evaluated whether the washing process affects a small sac of capillaries in kidneys called the glomerulus. These vessels, which are vital to the kidney's role of filtering contaminants out of the body, operate at a pressure that is at least three times higher than other capillaries in the body. The scientists injected resin into the structures to measure vessel size and used pulse-wave technology to measure pressure within the vessels. The researchers also screened the kidney structures to see if they retained growth factors that play an important role in function.

In the journal Transplantation, the research team reports that the size, structure and function of the micro-vessels in the glomerulus are preserved after the cell-removal process. In addition, vital proteins known as growth factors that regulate cell growth and function are retained within the kidney structures.

"These growth factors play a vital role in the formation of new vessels and kidney cells," said Orlando. "The fact that they are preserved means they can potentially facilitate the repopulation of cells into the structure and reduce the potential of clot formation."

In a separate study, published in the journal CellR4, the team reported on the interactions that occur when stem cells are placed on kidney structures that have been through the cell removal process.

"Understanding the interaction between the kidney structure and cells, as well as the choice of cell type to use, is an important challenge to address before a viable and functioning kidney structure can be manufactured and transplanted into patients," said Orlando.

The team seeded stem cells derived from amniotic fluid onto sections of kidney structures. In this first study to describe the long-term results of this process, the scientists observed that the stem cells proliferated when placed on the structures and were functionally active as demonstrated by the fact that they secreted chemicals and growth factors involved in such critical pathways as inflammation and the formation of new blood vessels.

"These results indicate that discarded human kidneys are a suitable platform for engineering replacement kidneys and that when cells are added, the structures behave as an effective and viable biosystem," said Orlando.

The researchers' next steps are to identify the appropriate cells to regenerate the vascular compartment of the kidney as well as the compartment of the kidney responsible for blood filtration.