Investigadores del Boston Children’s Hospital en EE UU han generado por primera vez en el laboratorio células madre formadoras de sangre usando otras pluripotentes, capaces de producir la mayoría de los tejidos. El avance, publicado en Nature, ayudará a analizar las causas de enfermedades hemotológicas, como la leucemia, y crear células sanguíneas a partir de las propias células del paciente.
Las células madre y progenitoras de sangre emergen de células endoteliales hemogénicas durante el desarrollo embrionario normal. Las células azules (izquierda) emergen de las células progenitoras y hematapoyéticas emergentes.
Desde que las células madre embrionarias se aislaran en 1998, los científicos han tratado –aunque con poco éxito– usarlas para crear células madre formadoras de sangre, que maduran hasta convertirse en uno de los tres tipos de células sanguíneas: glóbulos blancos (combaten las infecciones), glóbulos rojos (transportan el oxígeno) y plaquetas.
En 2007, tres grupos de investigación generaron las primeras células madre pluripotentes inducidas a partir de otras de la piel humana y mediante reprogramación genética. Estas células pluripotentes se usaron después para crear múltiples tipos celulares, como las neuronas y las células cardiacas, pero las formadoras de sangre seguían sin conseguirse.
Ahora, un equipo del Boston Children’s Hospital y otro del centro Weill Cornell Medicine (ambos en EE UU) han logrado crearlas a partir de células pluripotentes y endoteliales (del tejido que recubre el interior de los vasos sanguíneos). El avance, publicado en dos artículos en la revista Nature y que supone la culminación de 20 años de trabajo, muestra cómo se generan múltiples tipos de células sanguíneas humanas introducidas en ratones.
“Este paso abre una oportunidad para tomar las células de pacientes con trastornos genéticos de la sangre, usar la edición de genes para corregir su defecto genético y hacer células sanguíneas funcionales”, dice Ryohichi Sugimura, primer autor del estudio e investigador en el Stem Cell Program del hospital, liderado por George Daley, también decano en la Harvard Medical School.
El estudio permitiría además contar con un abastecimiento ilimitado de células madre de la sangre y de sangre extraídas de las células de donantes universales. “Esto podría aumentar el suministro de sangre para los pacientes que necesitan transfusiones”, añade Sugimura.
Imagen de células madre pluripotentes inducidas humanas creciendo en los fibrobastos embrionarios de un ratón.
El equipo del Boston Children’s Hospital combinó dos enfoques previos. En primer lugar expusieron células madre pluripotentes humanas a señales químicas que las guían para diferenciarse en células y tejidos especializados durante el desarrollo embrionario normal. En concreto, se generó endotelio hemogénico, un tejido embrionario temprano que eventualmente da lugar a células madre de sangre. Esta transición nunca se había logrado en laboratorio.
A continuación, el grupo añadió factores reguladores genéticos (llamados de transcripción) para ‘empujar’ al endotelio hemogénico hacia un estado formador de sangre. Los científicos empezaron con 26 factores de transcripción como candidatos probables, pero finalmente llegaron a los cinco necesarios para crear las células madre de la sangre. Estos factores se distribuyeron en las células con un lentivirus, como se utiliza en algunas formas de terapia génica.
Finalmente trasplantaron en ratones las células endoteliales hemogénicas modificadas genéticamente. Unas semanas más tarde, un pequeño número de animales llevaba en su médula ósea y en el sistema circulatorio diversos tipos de células sanguíneas humanas –como glóbulos rojos, células mieloides (precursores de monocitos, macrófagos, neutrófilos, plaquetas y otras células), y linfocitos T y B–. Algunos ratones fueron incluso capaces de crear una respuesta inmunitaria humana después de la vacunación.
“Ahora podemos mostrar la función de la sangre humana en los ‘ratones humanizados”, dice Daley, que concluye: “Es un gran paso para investigar enfermedades genéticas de la sangre”.
Por su parte, el equipo de Weill Cornell Medicine usó células endoteliales de ratón adulto como material de partida. Luego alteraron los niveles de los factores de transcripción para impulsar su transición a células madre de sangre en ratones, que se desarrollaron en una capa de células endoteliales fetales para confirmar sus propiedades.
El objetivo final de los investigadores es que la técnica permita crear células madre de la sangre de modo práctico y seguro. Para ello evitarán el uso de virus, que permiten distribuir los factores de transcripción, y la introducción de técnicas de edición genética, como CRISPR, con la que se corrigen los defectos genéticos de las células madre pluripotentes antes de transformarse en sanguíneas.
Referencias bibliográficas:
Ryohichi Sugimura et al. “Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells” Nature 17 de mayo de 2017
Raphael Lis et al. “Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells” Nature 17 de mayo de 2017
resolveria problemas leucemia y enfermedades raras
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