Células madre para corazones 'heridos' y sin tratamiento

Fuente: http://www.elmundo.es/salud/2014/12/15/548b34c322601d881e8b4575.html

Un estudio apunta los beneficios de la terapia celular para la angina de pecho refractaria.

El sistema NOGA permite crear un mapa del corazón. Es útil para la aplicación de la terapia celular ICAL.

El tratamiento de la angina de pecho ha experimentado importantes avances en los últimos años, tanto desde el punto de vista farmacológico como del de las técnicas de recuperación del riego sanguíneo (angioplastias y cirugías). Sin embargo, un número considerable de pacientes (hasta el 11%, según datos de EEUU) no responden a estas terapias y sufren lo que se llama angina refractaria, un trastorno que afecta en buena medida a su calidad de vida.

Precisamente por sus importantes dificultades para sobrellevar el día a día, en estos pacientes se están probando distintos tratamientos experimentales, como la terapia celular. Aunque aún es mucho lo que se desconoce sobre la utilidad de esta estrategia terapéutica, recientes estudios sugieren que puede beneficiar ampliamente a los pacientes.

Una de estas investigaciones es la dirigida por Pilar Jiménez Quevedo desde el Hospital Universitario Clínico San Carlos de Madrid cuyos resultados se han publicado recientemente en la revista Circulation Research, una de las publicaciones de la Asociación Americana del Corazón.

Sus datos, todavía preliminares, han demostrado que un determinado tipo de células madre -concretamente las CD133+ procedentes de la circulación periférica y con un papel conocido en la reestructuración del endotelio vascular- pueden usarse con seguridad y eficacia en pacientes con angina refractaria.

"Es la primera vez que se estudia este tipo de células en este tipo de pacientes. El nuestro es un estudio piloto, pero, dados los buenos resultados, queremos llevar a cabo un estudio multicéntrico a gran escala", explica Jiménez Quevedo.

El equipo de Jiménez trató con esta terapia celular en una sesión a un grupo de 28 pacientes y comparó los resultados con los de un grupo control. Durante el seguimiento, los investigadores comprobaron que los enfermos que habían recibido la terapia "tenían menos episodios de angina, consumían menos comprimidos de nitroglicerina y mejoraba tanto su calidad de vida como el riego a las zonas del corazón afectadas [medida a través de parámetros de perfusión miocárdica a los seis meses de tratamiento]", algo que no sucedía en el grupo de control.

"Este tipo de células contribuyen en el organismo a la reendotelización [recubrimiento de la zona interna de los vasos] y creo que pueden ser muy útiles en casos de isquemia", señala Jiménez Quevedo.

Esta cardióloga intervencionista explica que gracias al desarrollo tecnológico ha sido posible por primera vez inyectar las citadas células madre de forma percutánea exactamente en la zona isquémica, es decir, la que no tiene riego sanguíneo. Mediante una reconstrucción tridimensional del corazón, aclara, se puede ver dónde hay que llevar a cabo la inyección con el catéter y cómo se está produciendo.

El proceso de 'recogida' y aplicación de las células puede realizarse en unas pocas horas, añade Jiménez Quevedo. "Aunque otros estudios las conservan hasta el día siguiente en una nevera para inyectarlas, nosotros queríamos hacer el esfuerzo e inyectárselas inmediatamente tras su purificación, queríamos que estuvieran en las mejores condiciones posibles, por lo que todo se hizo entre las 08:00h de la mañana y las 17:00h de la tarde de un día", aclara.

La intención del equipo es avanzar un paso más en las investigaciones, por lo que ya está buscando distintas vías de financiación. "El estudio que hemos publicado se ha financiado íntegramente con fondos públicos, es totalmente independiente.Y estamos viendo de qué manera podemos continuar. Es complicado, la crisis se nota y en este campo la industria farmacéutica no tiene tanto interés como en otros, pero hay que tener paciencia. Nos ha costado mucho esfuerzo llegar aquí y queremos seguir avanzando".

¿Cómo se 'cosechan' las células CD133+?

En primer lugar, explica Jiménez Quevedo, se trata a los pacientes durante cuatro días con inyecciones de factor de crecimiento de glóbulos blancos para conseguir que las células madre que se alojan dentro de la médula ósea salgan al torrente circulatorio. Acto seguido, se somete al paciente a un procedimiento conocido como aféresis que permite 'filtrar' la sangre del paciente y obtener únicamente las células mononucleares, entre las que están las células madre. Con este concentrado se realiza una nueva selección y, mediante técnicas inmunomagnéticas, se eligen únicamente las células que expresen como marcador de superficie el CD 133+. Una vez recogidas, ya pueden ser administradas al paciente.

University of Toronto cell biologists discover on-off switch for key stem cell gene

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/uot-uot121114.php

Discovery may propel advances in regenerative medicine.

Consider the relationship between an air traffic controller and a pilot. The pilot gets the passengers to their destination, but the air traffic controller decides when the plane can take off and when it must wait. The same relationship plays out at the cellular level in animals, including humans. A region of an animal's genome - the controller - directs when a particular gene - the pilot - can perform its prescribed function.

Caption: These are images of mouse embryonic stem cells which grow in a round colony of cells (A) and express Sox2 (B), shown in red. Sox2 control region-deleted cells have lost the typical appearance of embryonic stem cells (C) and do not express Sox2 (D). The DNA is shown in blue in B and D.

A new study by cell and systems biologists at the University of Toronto (U of T) investigating stem cells in mice shows, for the first time, an instance of such a relationship between the Sox2 gene which is critical for early development, and a region elsewhere on the genome that effectively regulates its activity. The discovery could mean a significant advance in the emerging field of human regenerative medicine, as the Sox2 gene is essential for maintaining embryonic stem cells that can develop into any cell type of a mature animal.

"We studied how the Sox2 gene is turned on in mice, and found the region of the genome that is needed to turn the gene on in embryonic stem cells," said Professor Jennifer Mitchell of U of T's Department of Cell and Systems Biology, lead invesigator of a study published in the issue of Genes & Development.

"Like the gene itself, this region of the genome enables these stem cells to maintain their ability to become any type of cell, a property known as pluripotency. We named the region of the genome that we discovered the Sox2 control region, or SCR," said Mitchell.

Since the sequencing of the human genome was completed in 2003, researchers have been trying to figure out which parts of the genome made some people more likely to develop certain diseases. They have found that the answers are more often in the regions of the human genome that turn genes on and off.

"If we want to understand how genes are turned on and off, we need to know where the sequences that perform this function are located in the genome," said Mitchell. "The parts of the human genome linked to complex diseases such as heart disease, cancer and neurological disorders can often be far away from the genes they regulate, so it can be dificult to figure out which gene is being affected and ultimately causing the disease."

It was previously thought that regions much closer to the Sox2 gene were the ones that turned it on in embryonic stem cells. Mitchell and her colleagues eliminated this possibility when they deleted these nearby regions in the genome of mice and found there was no impact on the gene's ability to be turned on in embryonic stem cells.

"We then focused on the region we've since named the SCR as my work had shown that it can contact the Sox2 gene from its location 100,000 base pairs away," said study lead author Harry Zhou, a former graduate student in Mitchell's lab, now a student at U of T's Faculty of Medicine. "To contact the gene, the DNA makes a loop that brings the SCR close to the gene itself only in embryonic stem cells. Once we had a good idea that this region could be acting on the Sox2 gene, we removed the region from the genome and monitored the effect on Sox2."

The researchers discovered that this region is required to both turn Sox2 on, and for the embryonic stem cells to maintain their characteristic appearance and ability to differentiate into all the cell types of the adult organism.

"Just as deletion of the Sox2 gene causes the very early embryo to die, it is likely that an abnormality in the regulatory region would also cause early embryonic death before any of the organs have even formed," said Mitchell. "It is possible that the formation of the loop needed to make contact with the Sox2 gene is an important final step in the process by which researchers practicing regenerative medicine can generate pluripotent cells from adult cells."

"Though the degree to which human embryonic stem cells possess this feature is not entirely clear, by understanding how another complex organism's genome works we ultimately learn more about how our own genome works," said Zhou.

The findings are reported in the article "A Sox2 distal enhancer cluster regulates embryonic stem cell differentiation potential" published online in Genes & Development.

Células madre reparan la ceguera causada por las enfermedades de la córnea

Fuente: http://www.abc.es/salud/noticias/20141210/abci-celua-madre-cornea-ceguera-201412101832.html

Adiós al trasplante de córnea. Si los resultados de una investigación que se publica en «Science of Traslational Medicine» se confirman en humanos el tratamiento de las enfermedades de la córnea, especialmente aquellas que causan ceguera, podría llevarse a cabo con las propias células madre del paciente que se localizan en la superficie del ojo humano.

La técnica de células madre desarrollada por el equipo de Sayan Basu, del Instituto de Hyderabad (India) podría reducir la necesidad de trasplantes de córnea entre los pacientes con cicatrices de la córnea, donde la estructura transparente, conformada a base de colágeno que compone la córnea, se vuelve turbia y distorsiona la luz que entra en el ojo, y una de las principales causas de ceguera en el mundo.

Los trasplantes de córnea son un procedimiento rutinario para el tratamiento de estas enfermedades; sin embargo, más de la mitad son rechazadas en los primeros 15 años. Además existe una limitación importante, que es la donación de ojos, lo que deja a millones de pacientes en espera de un donante.

Para evitar estos problemas, los investigadores, entre los que hay un equipo de la Universidad de Pittsburgh y la de Tampa (EE.UU.) han trabajado con células madre del limbo humano (la región entre la córnea y la esclerótica, la parte blanca del ojo) que cultivaron en el laboratorio. A continuación colocaron las células madre humanas en un gel de fibrina y se pegaron sobre el tejido corneal de los ratones.

Los resultados mostraron que en los ratones que recibieron las células madre, el tejido corneal dañado se volvió claro, como de vidrio, normal, algo que no se apreció en los animales no tratados. Según los investigadores, las células madre actúan a través de factores que estimulan la regeneración del tejido corneal sano, lo que permite que la córnea cure. Basándose en los resultados de este estudio, los investigadores ya han iniciado un ensayo clínico en humanos para probar la primera parte del estudio: la obtención y el reemplazo de las células madre del ojo.

Meniscus regenerated with 3-D printed implant

Fuente: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-12/cumc-mrw121014.php

Personalized scaffold promotes tissue regeneration in sheep.

Columbia University Medical Center researchers have devised a way to replace the knee's protective lining, called the meniscus, using a personalized 3D-printed implant, or scaffold, infused with human growth factors that prompt the body to regenerate the lining on its own. The therapy, successfully tested in sheep, could provide the first effective and long-lasting repair of damaged menisci, which occur in millions of Americans each year and can lead to debilitating arthritis. The paper was published in the online edition of Science Translational Medicine.

Caption: Left to right are: Sheep meniscus; 3-D model of meniscus obtained from laser scanning; 3-D-printed anatomically correct meniscus scaffold.

"At present, there's little that orthopedists can do to regenerate a torn knee meniscus," said study leader Jeremy Mao, DDS, PhD, the Edwin S. Robinson Professor of Dentistry (in Orthopedic Surgery) at the Medical Center. "Some small tears can be sewn back in place, but larger tears have to be surgically removed. While removal helps reduce pain and swelling, it leaves the knee without the natural shock absorber between the femur and tibia, which greatly increases the risk of arthritis."

A damaged meniscus can be replaced with a meniscal transplant, using tissue from other parts of the body or from cadavers. That procedure, however, has a low success rate and carries significant risks. Approximately one million meniscus surgeries are performed in the United States each year.

Dr. Mao's approach starts with MRI scans of the intact meniscus in the undamaged knee. The scans are converted into a 3D image. Data from the image are then used to drive a 3D printer, which produces a scaffold in the exact shape of the meniscus, down to a resolution of 10 microns (less than the width of a human hair). The scaffold, which takes about 30 minutes to print, is made of polycaprolactone, a biodegradable polymer that is also used to make surgical sutures.

Caption: This image shows regenerated sheep meniscus tissue after implantation with 3-D-printed scaffold containing growth factors (right) compared with control (left).

The scaffold is infused with two recombinant human proteins: connective growth factor (CTGF) and transforming growth factor β3 (TGFβ3). Dr. Mao's team found that sequential delivery of these two proteins attracts existing stem cells from the body and induces them to form meniscal tissue.

For a meniscus to properly form, however, the proteins must be released in specific areas of the scaffold in a specific order. This is accomplished by encapsulating the proteins in two types of slow-dissolving polymeric microspheres, first releasing CTGF (to stimulate production of the outer meniscus) and then TGFβ3 (to stimulate production of the inner meniscus). Finally, the protein-infused scaffold is inserted into the knee. In sheep, the meniscus regenerates in about four to six weeks. Eventually, the scaffold dissolves and is eliminated by the body.

"This is a departure from classic tissue engineering, in which stems cells are harvested from the body, manipulated in the laboratory, and then returned to the patient--an approach that has met with limited success," said Dr. Mao. "In contrast, we're jumpstarting the process within the body, using factors that promote endogenous stem cells for tissue regeneration."

"This research, although preliminary, demonstrates the potential for an innovative approach to meniscus regeneration," said co-author Scott Rodeo, MD, sports medicine orthopedic surgeon and researcher at Hospital for Special Surgery in New York City. "This would potentially be applicable to the many patients who undergo meniscus removal each year."

Caption: 3-D-printing of the knee meniscus scaffold is shown.

The process was tested in 11 sheep (whose knee closely resembles that of humans). The animals were randomized to have part of their knee meniscus replaced with a protein-infused 3D scaffold (the treatment group) or a 3D scaffold without protein (the nontreatment group). After three months, treated animals were walking normally. In a postmortem analysis, the researchers found that the regenerated meniscus in the treatment group had structural and mechanical properties very similar to those of natural meniscus. They are now conducting studies to determine whether the regenerated tissue is long-lasting.

"We envision that personalized meniscus scaffolds, from initial MRI to 3D printing, could be completed within days," said Dr. Mao. The personalized scaffolds will then be shipped to clinics and hospitals within a week. The researchers hope to begin clinical trials once funding is in place.

"These studies provide clinically valuable information on the use of meniscal regeneration in the knees of patients with torn or degenerate menisci," said co-author Lisa Ann Fortier, DVM, professor of large animal surgery at Cornell University College of Veterinary Medicine in Ithaca, N.Y. "As a veterinary orthopedic surgeon-scientist on this multi-disciplinary team, I foresee the added bonus of having new techniques for treating veterinary patients with torn knee meniscus."

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The article is titled, "Protein-Releasing Polymeric Scaffolds Induce Fibrochondrocytic Differentiation of Endogenous Cells for Knee Meniscus Regeneration in Sheep." The other contributors are Chang H. Lee, Chuanyong Lu, and Cevat Erisken, all at CUMC. Scott Rodeo of the Hospital for Special Surgery and Lisa Fortier of Cornell University are two significant collaborators. The authors declare no financial or other conflicts of interest.

Video: https://www.dropbox.com/s/kgjg21mofcm49h3/3D_PRINTER_MAO_MENISCUS.mov

The study was funded by grants from the National Institutes of Health (AR065023 and EB009663) jointly to Jeremy Mao, Scott Rodeo, and Lisa Fortier; the Arthroscopy Association of North America; the American Orthopaedic Society for Sports Medicine; and the Harry M. Zweig Foundation.

Columbia University Medical Center provides international leadership in basic, preclinical, and clinical research; medical and health sciences education; and patient care. The medical center trains future leaders and includes the dedicated work of many physicians, scientists, public health professionals, dentists, and nurses at the College of Physicians and Surgeons, the Mailman School of Public Health, the College of Dental Medicine, the School of Nursing, the biomedical departments of the Graduate School of Arts and Sciences, and allied research centers and institutions. Columbia University Medical Center is home to the largest medical research enterprise in New York City and State and one of the largest faculty medical practices in the Northeast. For more information, visit cumc.columbia.edu or columbiadoctors.org.

Patient's own stem cells could clear a cloudy cornea, study says

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2014-12-patient-stem-cells-cloudy-cornea.html

Stem cells found in the human limbus (the region between the cornea and the sclera, the white part of the eye) can be used to prevent the scarring of corneal tissue.

Treating the potentially blinding haze of a scar on the cornea might be as straightforward as growing stem cells from a tiny biopsy of the patient's undamaged eye and then placing them on the injury site, according to mouse model experiments conducted by researchers at the University of Pittsburgh School of Medicine. The findings, published in Science Translational Medicine, could one day rescue vision for millions of people worldwide and decrease the need for corneal transplants.

According to the National Eye Institute, part of the National Institutes of Heath, "Worldwide, corneal infectious diseases have compromised the vision of more than 250 million people and have blinded over 6 million of them." Trauma, such as burns, are also a leading cause of corneal scarring, said senior investigator James L. Funderburgh, Ph.D., professor of ophthalmology at Pitt and associate director of the Louis J. Fox Center for Vision Restoration of UPMC and the University of Pittsburgh, a joint program of UPMC Eye Center and the McGowan Institute for Regenerative Medicine.

"The cornea is a living window to the world, and damage to it lead to cloudiness or haziness that makes it hard or impossible to see," Dr. Funderburgh said. "The body usually responds to corneal injuries by making scar tissue. We found that delivery of stem cells initiates regeneration of healthy corneal tissue rather than scar leaving a clear, smooth surface."

Study lead author Sayan Basu, MBBS, MS, a corneal surgeon working at the L.V. Prasad Eye Institute in Hyderabad, India, joined Dr. Funderburgh's lab in Pittsburgh. Dr. Basu had previously developed a technique to obtain ocular stem cells from tiny biopsies at the surface of the eye and a region between the cornea and sclera known as the limbus. Removal of tissue from this region heals rapidly with little discomfort and no disruption of vision. After collecting biopsies from banked human donor eyes, the team expanded the numbers of cells in a culture plate using human serum to nourish them. They conducted several tests to verify that these cells were, in fact, corneal stem cells.

"Using the patient's own cells from the uninjured eye for this process could let us bypass rejection concerns," Dr. Basu noted. "That could be very helpful, particularly in places that don't have corneal tissue banks for transplant."

BSCs block deposition of fibrotic matrix in healing murine corneas. Debridement-wounded mouse corneas were treated with fibrin gel only (no cells) or with 50,000 LBSCs in fibrin gel. After 4 weeks of healing, histological sections (epithelium oriented up) were stained for fibrotic markers decorin, biglycan, tenascin C, fibronectin, and hyaluronan. Images are representative of sections from three corneas for each condition. 

The team then tested the human stem cells in a mouse model of corneal injury. They used a gel of fibrin, a protein found in blood clots that is commonly used as a surgical adhesive, to glue the cells to the injury site. They found the scarred corneas of mice healed and became clear again within four weeks of treatment, while those of untreated mice remained clouded.

"Even at the microscopic level, we couldn't tell the difference between the tissues that were treated with stem cells and undamaged cornea," Dr. Funderburgh said.

"We were also excited to see that the stem cells appeared to induce healing beyond the immediate vicinity of where they were placed. That suggests the cells are producing factors that promote regeneration, not just replacing lost tissue."

His team's work is the inspiration behind a small pilot study underway in Hyderabad in which a handful of patients will receive their own corneal stem cells as a treatment.

More information: "Human limbal biopsy–derived stromal stem cells prevent corneal scarring in mice," by S. Basu et al. Science Translational Medicine,stm.sciencemag.org/lookup/doi/… scitranslmed.3009644

Un nuevo tipo de célula madre acerca el sueño de la medicina regenerativa

Fuente: http://www.abc.es/salud/noticias/20141210/abci-nueva-celula-madre-201412101830.html

Las células «F» se pueden transformar en cualquier célula del organismo con una fórmula más rápida y eficaz que las iPS.

Las nuevas células «F» se comportan como las embrionarias (en la imagen)

Si ya se había aprendido la diferencia entre células madre adultas, embrionarias o iPS, ahora tendrá que recordar unas nuevas siglas para seguir entendiendo los avances de la prometedora medicina regenerativa. Un equipo internacional de investigadores ha identificado un nuevo tipo de célula madre pluripotente, es decir con capacidad para transformarse en neuronas, células cardiacas o cualquiera de los 200 tipos celulares del organismo humano adulto.

Estas nuevas células llamadas «F» –por el término en inglés «fuzzy» (difusas)– son estables y podrían utilizarse en tratamientos para crear células de repuesto para cada tejido enfermo. Este hallazgo y nuevos detalles sobre el camino necesario que hay que recorrer para reprogramar una célula, se detallan en la revista «Nature» con tres trabajos de investigadores de la Universidad de Utrecht (Holanda), Universidad Nacional de Seúl (Corea) y el Hospital Mount Sinai de Toronto (Canadá). Los tres forman parte de un consorcio internacional de investigadores que busca arrancar todos los secretos a la reprogramación celular, la técnica que algún día permitirá regenerar tejidos enfermos.

Como en su momento hicieron las células iPS, las nuevas células pluripotentes identificadas abren un sinfin de posibilidades, desde curar la diabetes a desarrollar tratamientos para enfermedades como el alzheimer o las lesiones medulares. La diferencia con las veteranas es que son más fáciles y más baratas de obtener y crecen más rápido que las famosas células iPS, las células que hace ocho años revolucionaron este campo y pusieron fin al dilema ético de las células madre. Al descubrirlas el japonés Shinya Yamanaka demostró que no era necesario destruir embriones para desarrollar la terapia celular. Bastaba con tomar una muestra de la piel, aislar sus células y dar marcha atrás en su reloj biológico para que se comportara como una célula embrionaria.

El hallazgo le mereció el nobel de Medicina a Yamanaka, pero el procedimiento para conseguir esta transformación todavía resulta poco eficaz.

Las nuevas células «F» que ahora se han descubierto podrían ser el relevo. Permitiría su producción a gran escala para esas terapias que ven cada vez más cerca los investigadores y aún no terminan de llegar a las consultas.

Juan Carlos Izpisúa, del Instituto Salk de la Jolla (California) considera «valioso» el hallazgo, aunque pide tiempo. «Lo mejor de las nuevas células es su crecimiento más rápido, pero su aplicación aún no está completamente clara y se precisan estudios posteriores que demuestren no solo la funcionalidad de estas células «F» a la hora de generar distintos tipos celulares, sino la posibilidad de obtener estas células en humanos».

Su identificación también abre un nuevo interrogante. ¿Y si hay más células pluripotentes en el organismo? «Es importante estudiarlos porque contaríamos con diferentes opciones según en el contexto en el que se vayan a emplear», apunta.

En esta carrera por llevar a la clínica la medicina regenerativa, llevan la delantera las células iPS. En agosto arrancó en Japón el primer ensayo clínico en humanos para probar la eficacia y seguridad de las células iPS. Se ha elegido el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad, la principal causa de ceguera. Seis personas recibirán un nuevo tejido de retina, fabricado a partir de estas células. Si funciona podría contarse con un tratamiento válido para la principal causa de ceguera en el mundo.

Más información sobre la reprogramación celular

Fuente: http://www.elmundo.es/salud/2014/12/10/5488821be2704ea4768b457e.html

Imagine que viaja de Madrid a Tokio. Hace siglos trasladarse entre estas dos ciudades parecía una hazaña casi imposible, sin embargo, gracias a los avances en aeronáutica y telecomunicaciones se ha logrado unir estos dos puntos del planeta de una forma relativamente sencilla. Pero, ¿sabría usted detallar la ruta exacta que realizará en ese trayecto? Quizás a priori no sea fácil pero si lo estudia de forma meticulosa podría explicar punto por punto los pasos de su traslado, aunque los miles de datos al respecto están en la caja negra del avión. Pues eso es lo que han conseguido -por lo menos en parte- varios grupos de investigadores con la técnica que consigue transformar células adultas en otras más básicas y plásticas similares a las células madre embrionarias: precisar la ruta de la reprogramación celular. Además, en el camino, han identificado un nuevo tipo de células madre al que han denominado células F.

La reprogramación celular fue conocida mundialmente cuando el japonés Shinya Yamanaka inventó en 2006 un método fácil para hacer que una célula diera marcha atrás a su reloj biológico. El investigador usó cuatro genes o factores de reprogramación que al añadirlos en una célula adulta eran capaces de transformarla en una célula más básica, similar a las células madre embrionarias, y capaz de convertirse en cualquier otro tipo de célula. Este hallazgo, gracias a su aparente simplicidad, fue acogido con fuerza entre muchos otros grupos de científicos que se lanzaron a imitarlo e iniciaron así una nueva rama de investigación cuyo objetivo principal, aunque tiene varios, es lograr tejidos de repuesto para suplantar a otros viejos o deteriorados por una enfermedad.

Desde 2006, han sido miles los experimentos hechos con esta técnica. Sin embargo, también han sido miles las variaciones obtenidas en los resultados. Por lo general, el procedimiento no es muy eficaz en lograr esa transformación, es decir, se requiere un gran número de células al inicio para obtener finalmente un reducido número de células pluripotentes viables. Además, las células conseguidas en los distintos laboratorios difieren entre sí, algunas parecen mejores, otras más eficaces y tampoco son totalmente iguales a las más plásticas y potentes que son las células madre embrionarias, que también son las más cuestionadas porque se obtienen de embriones.

Aunque el método de la reprogramación inventado por Yamanaka (y sus variantes posteriores) es fácil de aplicar, también se trata de un proceso complicado. El problema es que los científicos lograron un avión en 2006 -la técnica de la reprogramación- para llegar de una célula a otra, pero la realidad es que están en la era de Marco Polo en cuanto a la comprensión de cómo es la ruta de ese viaje -la reprogramación-. "Es todavía realmente un proceso confuso. Es muy complicado lo que estamos haciendo", explica el biólogo molecular Knut Woltjen del Centro para la Investigación y Aplicación de Células iPS en la Universidad de Kioto, Japón, en un artículo que publica la revista Nature junto con los cinco estudios donde se detallan los resultados de este consorcio y que recoge esta publicación y Nature Communications.

Las investigaciones forman parte del trabajo de un consorcio internacional, denominado Project Grandiose, que dio a conocer Andras Nagy, del Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum del Hospital Monte Sinai en Ontario (Canadá), en la reunión de la Sociedad Internacional para la Investigación en Células Madre (ISSCR) en 2011. Su objetivo ha sido analizar exhaustivamente cómo funciona la reprogramación celular en células de ratones, qué factores intervienen en la transformación celular y qué productos se obtienen en ese proceso. En este primer análisis han participado centros de Australia, Estados Unidos, Canadá, Holanda y Corea del Sur.

Además de ser el análisis más detallado hasta el momento de la técnica de la reprogramación celular y de ofrecer los componentes de este procedimiento, estos investigadores han identificado un nuevo tipo de células, denominado células F, por el término en inglés fuzzy, algo así como desdibujado en español.

"Hemos descrito con un detalle como nunca se había hecho hasta ahora los cambios moleculares que tienen las células cuando se reprograman a células madre y también hemos descubierto un nuevo tipo de células pluripotentes que pueden verse como un prototipo para la producción de células terapéuticas", explica Thomas Preiss, profesor del departamento de Biología Genómica de la Universidad Nacional de Australia y uno de los investigadores que han estado involucrados en este trabajo.

Las células iPS y las células madre embrionarias tienen propiedades idénticas, pero las células iPS son derivadas de células adultas y las embrionarias de un embrión. "Estas células F son otros estados de pluripotencia que surgen durante la reprogramación", afirma Mira Puri del Instituto Lunenfeld-Tanenbaum.

Las células F son más fáciles de obtener, de forma más barata y crecen mucho más rápido en cultivo en comparación con las células iPS, explica otro de los científicos involucrados en este trabajo, Albert Heck, del Centro Bijvoet para la Investigación Biomolecular de la Universidad de Utrecht (Holanda).

En este centro holandés estuvo trabajando Javier Muñoz que ahora es jefe del departamento de Proteómica en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) en Madrid. "Estuve cinco años involucrado en el análisis proteómico de la reprogramación que ha supuesto un gran desafío técnico porque hemos analizado cómo cambia el proteoma cada dos días a lo largo de tres semanas que es lo que tardan en reprogramarse los fibroblastos en células iPS", explica. En este análisis comprobaron que las células de la piel de ratón tardan 48 horas en cambiar desde que se añaden y expresan los cuatro factores de la reprogramación. "Esto es sorprendente porque el cambio es completo".

En cuanto a la identificación de las células F, Juan Carlos Izpisúa, del Laboratorio de Expresión Génica en el Instituto Salk de La Jolla (California, EEUU), señala que una de las ventajas de estas células es su crecimiento más rápido. "Por tanto son ideales para una producción a gran escala, que sería necesaria para futuras terapias celulares. Sin embargo, actualmente no está clara la futura aplicación de estas células puesto que dependen de la expresión de los transgenes (o factores de transcripción) y aún no han sido obtenidas en humanos".

Para Angel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), este es "un trabajo que genera una cantidad enorme de datos que ponen a disposición pública. Te da un mapa de cómo sucede la reprogramación. Es una información que costará tiempo en interpretar su importancia y funcionalidad. La limitación que veo a priori es que en este trabajo utilizan los cuatro factores de Yamanaka pero de una forma diferente. Quizás las células F identificadas no se vean con otras variaciones o células".

Gracias al trabajo de este consorcio ahora "se tiene la foto de varios puzzles, uno es el proteoma, otro el transcriptoma, el epigenoma... y más adelante tendremos al foto global del proceso", añade Muñoz. Básicamente es como si, gracias a esta investigación, se hubieran obtenido el mapa de la ruta aérea de Madrid a Tokio, el de la ruta terrestre, el catálogo de las personas que participan en esa ruta... Todos los componentes que hacen que uno pueda viajar de una ciudad a otra, de convertir una célula en otra. En este caso el objetivo no es llegar a Tokio sino una vez allí conseguir una herramienta que sea de gran ayuda para nuestra salud: una célula de repuesto que valga para cualquier tejido enfermo. De momento, se han descrito los pasos de un procedimiento que ha logrado mucho en el laboratorio y poco en la clínica ya que todavía no ha demostrado ser seguro para su uso médico, algo que miles de investigadores buscan.

Genetic errors linked to aging underlie leukemia that develops after cancer treatment

Fuente: http://medicalxpress.com/news/2014-12-genetic-errors-linked-aging-underlie.html

New research by Daniel Link, MD, and colleagues at The Genome Institute at Washington University has revealed that mutations that accumulate randomly as a person ages can play a role in a fatal form of leukemia that develops after treatment for another cancer. 

For a small percentage of cancer patients, treatment aimed at curing the disease leads to a form of leukemia with a poor prognosis. Conventional thinking goes that chemotherapy and radiation therapy induce a barrage of damaging genetic mutations that kill cancer cells yet inadvertently spur the development of acute myeloid leukemia (AML), a blood cancer.

But a new study at Washington University School of Medicine in St. Louis challenges the view that cancer treatment in itself is a direct cause of what is known as therapy-related AML.

Rather, the research suggests, mutations in a well-known cancer gene, P53, can accumulate in blood stem cells as a person ages, years before a cancer diagnosis. If and when cancer develops, these mutated cells are more resistant to treatment and multiply at an accelerated pace after exposure to chemotherapy or radiation therapy, which then can lead to AML, the study indicates.

The team's findings, reported in Nature, open new avenues for research to predict which patients are at risk of developing therapy-related AML and to find ways to prevent it.

About 18,000 cases of AML are diagnosed in the United States each year, with about 2,000 triggered by previous exposure to chemotherapy or radiation therapy. Therapy-related AML is almost always fatal, even with aggressive treatment.

"Until now, we've really understood very little about therapy-related AML and why it is so difficult to treat," said corresponding author Daniel Link, MD, a hematologist/oncologist at Siteman Cancer Center at Washington University and Barnes-Jewish Hospital. "This gives us some important clues for further studies aimed at treatment and prevention."

The researchers initially sequenced the genomes of 22 cases of therapy-related AML, finding that those patients had similar numbers and types of genetic mutations in their leukemia cells as other patients who developed AML without exposure to chemotherapy or radiation therapy, an indication that cancer treatment does not cause widespread DNA damage.

"This is contrary to what physicians and scientists have long accepted as fact," said senior author Richard K. Wilson, PhD, director of The Genome Institute at Washington University. "It led us to consider a novel hypothesis: P53 mutations accumulate randomly as part of the aging process and are present in blood stem cells long before a patient is diagnosed with therapy-related AML."

When therapy-related AML occurs, it typically develops one to five years after treatment with chemotherapy or radiation. Its incidence varies by cancer type. For example, 10 percent of patients with lymphoma that recurs after chemotherapy go on to develop therapy-related AML; among breast cancer patients, only 0.1 percent experience this devastating complication of cancer treatment.

Researchers have known that patients with therapy-related AML are more likely than other AML patients to have a high rate of P53 mutations in their blood cells. The gene is a tumor suppressor and normally works to keep cell division in check and maintain the structure of chromosomes inside cells. But when both copies of the gene are disabled by mutations, cancer can develop.

Surprisingly, when the researchers analyzed blood samples from 19 healthy people ages 68-89 with no history of cancer or chemotherapy, they found that nearly 50 percent had mutations in one copy of P53, an indicator that many people acquire mutations in this gene as they age.

"Most of the time, these mutations are harmless because they only affect one copy of the gene," Wilson explained.

The finding encouraged the researchers, led by first author Terrence Wong, MD, PhD, a clinical fellow in oncology, to dig further.

Blood stem cells originate in the bone marrow, so the researchers scoured the country to find bone marrow samples from patients with therapy-related AML that had been stored before the patients developed leukemia.

"We wanted to know whether we could go back in time - before a patient is diagnosed with therapy-related AML - to find the exact P53 mutation that caused them to develop leukemia years later," Link said.

The researchers found seven bone marrow samples that fit the criteria, and in four of those, they detected specific mutations in P53 that were present at very low rates in blood cells or bone marrow three to six years before the development of leukemia.

In the three cases in which P53 mutations could not be found, the researchers said it's possible the mutations were present but at rates too low to be detected or that other age-related mutations may have contributed to the onset of therapy-related AML.

In related work in mice, they also showed that chemotherapy causes blood stem cells with mutations in P53 to divide rapidly, which gives them a competitive advantage. But that was not the case in blood stem cells with both copies of the gene intact.

The researchers suspect that the early accumulation of P53 mutations in blood stem cells likely contributes to the the frequent chromosomal and genetic abnormalities seen in patients with therapy-related AML and their poor responses to chemotherapy. They suspect that other age-related mutations also may be involved in the disease.

"We're already conducting follow-up studies to look for other age-related mutations that may be at play in therapy-related AML," Link said. "As individuals, we're not genetically homogeneous throughout our lives. Our DNA is constantly changing as we age, and we know this plays an important role in the development of cancer. With advanced genomics, we can investigate the interplay between aging and the random accumulation of mutations, as a mean to improve the diagnosis, treatment and prevention of cancer."

More information: Wong TN, Ramsingh G, Young AL, Miller CA, Touma W, Welch JS, Lamprecht TL, Shen D, Hundal J, Fulton RS, Health S, Baty JD, Klco JM, Ding L, Mardis ER, Westervelt P, DiPersio JF, Walter MJ, Graubert TA, Ley TJ, Druley T, Link DC and Wilson RK. Role of TP53 mutations in the origin and evolution of therapy-related acute myeloid leukemia. Nature. Dec. 8, 2014. DOI: 10.1038/nature13968

Reprogramación celular y reparación genética para la epidermolisis bullosa

Fuente: http://revistageneticamedica.com/2014/12/07/reprogramacion-celular-y-reparacion-genetica-para-la-epidermolisis-bullosa/

La epidermolisis bullosa engloba un conjunto de trastornos hereditarios de la piel caracterizados por la formación de ampollas en respuesta a heridas leves, calor o fricción, debido a que la capa externa de la piel no está sujeta adecuadamente a las capas inferiores. La epidermolisis bullosa no tiene cura, y en el caso de las formas más severas puede resultar fatal, si bien es cierto que las formas más leves pueden mejorar con la edad. En la actualidad, los tratamientos están dirigidos hacia los síntomas de la enfermedad, no hacia las causas, y se centran en el alivio del dolor y las heridas y la prevención de otras complicaciones.

Hasta el momento se han identificado diversos genes cuya deficiencia produce epidermolisis bullosa, siguiendo, bien un patrón de herencia dominante, en el que es necesaria una única copia mutada para el desarrollo de la enfermedad, bien recesiva, para lo cual las dos copias del mismo gen deben estar alteradas. Estos avances han abierto el camino hacia el diagnóstico genético de algunos casos y al desarrollo de nuevas aproximaciones terapéuticas.

Tres trabajos, recientemente publicados en Science abordan la utilización de la reprogramación celular, junto con terapia génica reparadora, en el tratamiento de la epidermolisis bullosa recesiva causada por mutaciones en el gen COL7A1, que codifica para el colágeno de tipo 7. Los tres estudios plantean la obtención de células de la piel, su conversión en células madre pluripotenciales inducidas en las que llevar a cabo la reparación genética de las mutaciones en el gen COL7A1, su diferenciación en células de la piel y la posterior reintroducción en los pacientes.

El trabajo de Wenzel y colaboradores realiza una prueba de concepto del método en un modelo de ratón para la enfermedad con resultados prometedores para su traslación a pacientes humanos. Otro de los estudios, dirigido por Anthony Oro va más allá y genera piezas de tejido epitelial a partir de células de paciente reparadas para contener copias funcionales del gen COL7A1 y plantea la posibilidad de tener bancos de tejidos en los que poder evaluar la presencia de otras alteraciones, antes de reintroducirlos en los pacientes. A menudo los pacientes con epidermolisis bullosa desarrollan carcinoma de células escamosas, como consecuencia de la acumulación de mutaciones debida a la excesiva renovación de la piel. Así, la selección de los clones en los que no existan mutaciones asociadas al desarrollo de este tipo de cáncer podría ser crítica para el éxito de su utilización. Por último, el trabajo de Umegaki-Arao, plantea la corrección de células obtenidas de pacientes con epidermolisis bullosa aprovechando un fenómeno natural denominado mosaicismo de reversión, que implica la corrección espontánea de un gen en una célula somática, sin recurrir a métodos sintéticos.

Los tres trabajos suponen un importante avance en la búsqueda de tratamientos para la epidermolisis bullosa y refuerzan el potencial clínico de las células madre pluripotenciales inducidas. La combinación de reprogramación celular y reparación génica representa un nuevo paradigma para la enfermedad. “Normalmente el tratamiento estaba limitado a aproximaciones quirúrgicas para reparar la piel dañada, o aproximaciones médicas para prevenir el daño. Sin embargo, la reposición del gen defectuoso por la versión correcta en células madre y la conversión de dichas células en queratinocitos, tenemos la posibilidad de conseguir un arreglo permanente, sustituyendo las áreas dañadas por injertos de piel perfectamente compatibles,” comenta Anthony Oro.

De momento, este nuevo tratamiento no ha sido evaluado en todas sus fases en pacientes. La obtención de células de pacientes, reprogramación, reparación y diferenciación en piel sí ha sido llevada a cabo en humanos, con resultados altamente positivos, pero los injertos se han llevado a cabo en modelos animales, donde las células parecen adaptarse bien y comportarse de forma normal. El siguiente paso será trasladar todo el sistema a los pacientes donde los investigadores confían en poder empezar pronto los ensayos clínicos. Como medida preparatoria, todos los materiales farmacológicos y biológicos utilizados en los experimentos del equipo de Anthony Oro se llevaron a cabo de forma que fuera segura para su utilización en humanos.

Referencias:

Wenzel, et al. Genetically corrected iPSCs as cell therapy for recessive dystrophic epidermolysis bullosa. Sci Transl Med. 2014. Nov 26. Vol. 6, Issue 264, p. 264ra165 Sci. Transl. Med. DOI: 10.1126/scitranslmed.3010083

Sebastiano V, et al. Human COL7A1-corrected induced pluripotent stem cells for the treatment of recessive dystrophic epidermolysis bullosa. 2014 Nov 26. Vol. 6, Issue 264, p. 264ra163

Sci. Transl. Med. DOI: 10.1126/scitranslmed.3009540

Umegaki-Arao N, et al. Induced pluripotent stem cells from human revertant keratinocytes for the treatment of epidermolysis bullosa. Sci Transl Med 2014 Nov 26. Vol. 6, Issue 264, p. 264ra164 Sci. Transl. Med. DOI: 10.1126/scitranslmed.3009342

Más información:

http://med.stanford.edu/news/all-news/2014/11/blistering-skin-disease-may-be-treatable-with-therapeutic-reprog.html

Células madre pluripotenciales inducidas a partir de las células de la piel.