Células madre sanguíneas artificiales, ¿el relevo a los transplantes?
Dos estudios avanzan en la medicina regenerativa al solventar el problema de generar células madre sanguíneas de forma artificial
Las células madre sanguíneas embrionarias podrían eliminar, algún día, la necesidad de donantes de células madre para los trasplantes. Dos estudios publicados en «Cell Reports» y «Nature Cell Biology» avanzan en esta nueva medicina regenerativa que se basa en el uso de ... las células madre pluripotentes inducidas y que servirían para tratar múltiples enfermedades. La técnica, explica, se basa en someter a las células madre a ingeniería inversa a partir de células de tejido adulto en lugar de utilizar embriones humanos o animales vivos.
Los dos estudios realizados por investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) desvelan nuevos datos no solo sobre cómo se producen los precursores de las células madre sanguíneas en animales y humanos, sino también sobre cómo pueden inducirse artificialmente.
En el estudio publicado en «Cell Reports» se demuestra cómo la simulación del latido del corazón de un embrión utilizando un dispositivo de microfluidos en el laboratorio logró el desarrollo de precursores de células madre de la sangre humana, que son células madre a punto de convertirse en células madre sanguíneas.
Y en el artículo de «Nature Cell Biology» los científicos revelaron la identidad de las células en embriones de ratones responsables de la creación de células madre sanguíneas.
Ambos estudios son pasos significativos hacia la comprensión de cómo, cuándo, dónde y qué células están involucradas en la creación de células madre sanguíneas. En el futuro, este conocimiento podría usarse para ayudar a los pacientes con cáncer, entre otros, que se han sometido a altas dosis de radio y quimioterapia, a reponer sus células madre sanguíneas agotadas.
Latidos artificiales
En el estudio de «Cell Reports» , los autores explican cómo un sistema de microfluidos de 3 cm x 3 cm bombeaba células madre sanguíneas producidas a partir de un linaje de células madre embrionarias para imitar el corazón latiendo de un embrión y las condiciones de circulación sanguínea.
En las últimas décadas, señala la autora principal del estudio, Jingjing Li, los ingenieros biomédicos hemos estado tratando de producir células madre sanguíneas en el laboratorio para resolver el problema de la escasez de células madre sanguíneas de donantes. Pero nadie ha sido capaz de lograrlo todavía.
«Parte del problema es que todavía no comprendemos totalmente todos los procesos que ocurren en el microambiente durante el desarrollo embrionario que conduce a la creación de células madre sanguíneas alrededor del día 32 en el desarrollo embrionario», señala Li.
Así, los investigadores fabricaron un dispositivo que imita el latido del corazón y la circulación sanguínea y un sistema de agitación orbital que causa tensión de cizallamiento, o fricción, de las células sanguíneas a medida que se mueven a través del dispositivo o alrededor de un plato.
Hacer que se forme una aorta y luego que las células emerjan de esa aorta a la circulación, ese es el paso crucial requerido para generar estas células
Robert Nordon
Estos sistemas promovieron el desarrollo de células madre sanguíneas precursoras que pueden diferenciarse en varios componentes de la sangre: glóbulos blancos, glóbulos rojos, plaquetas y otros. De esta forma replicaron este proceso, conocido como hematopoyesis, en el dispositivo.
El coautor del estudio, el Robert Nordon , reconoció que estaba sorprendido de que el dispositivo no solo creara precursores de células madre sanguíneas que luego produjeron células sanguíneas diferenciadas, sino que también creó las células del tejido del entorno del corazón embrionario que es crucial para este proceso. «Lo que me asombra es que las células madre sanguíneas, cuando se forman en el embrión, lo hacen en la pared del vaso principal llamado aorta. Y básicamente salen de esta aorta y entran en la circulación, y luego van al hígado y forman lo que se llama hematopoyesis definitiva, o formación de sangre definitiva».
«Hacer que se forme una aorta y luego que las células emerjan de esa aorta a la circulación, ese es el paso crucial requerido para generar estas células», reconoce.
En resumen, señala Nordon, «lo que hemos demostrado es que podemos generar una célula que puede formar todos los diferentes tipos de células sanguíneas. Y también hemos que está estrechamente relacionado con las células que recubren la aorta, por lo que sabemos que su origen es correcto, y que prolifera».
Los investigadores son cautelosamente optimistas acerca de su logro al emular las condiciones del corazón embrionario con un dispositivo mecánico. Esperan que pueda ser un paso hacia la resolución de los desafíos que limitan los tratamientos médicos regenerativos en la actualidad: escasez de células madre de sangre de donantes, rechazo de células de tejido de donantes y los problemas éticos que rodean el uso de embriones de FIV.
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Porque como advierte este experto, «las células madre sanguíneas utilizadas en trasplantes requieren donantes con el mismo tipo de tejido que el paciente».
La fabricación de células madre sanguíneas a partir de líneas de células madre pluripotentes resolvería este problema sin la necesidad de donantes de tejidos compatibles que proporcionen un suministro abundante para tratar los cánceres de sangre o las enfermedades genéticas.
Por otra parte, y de forma independiente, John Pimanda y Vashe Chandrakanthan estaban haciendo su propia investigación sobre cómo se crean las células madre sanguíneas en los embriones.
En su estudio con ratones, los investigadores buscaron el mecanismo que se usa naturalmente en los mamíferos para producir células madre sanguíneas a partir de las células que recubren los vasos sanguíneos, conocidas como células endoteliales.
El descubrimiento podría proporcionar una nueva herramienta para generar células hematopoyéticas injertables
«Ya se sabía que este proceso tiene lugar en embriones de mamíferos, donde las células endoteliales que recubren la aorta se transforman en células sanguíneas durante la hematopoyesis», indica Pimanda. «Pero la identidad de las células que regulan este proceso había sido hasta ahora un misterio».
En su artículo, describen cómo resolvieron este rompecabezas al identificar las células en el embrión que pueden convertir las células endoteliales embrionarias y adultas en células sanguíneas. Las células, conocidas como 'células estromales PDGFRA+ derivadas de Mesp1', residen debajo de la aorta y solo rodean la aorta en una ventana muy estrecha durante el desarrollo embrionario.
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Chandrakanthan cree que conocer la identidad de estas células proporciona a los investigadores pistas sobre cómo las células endoteliales adultas de mamíferos podrían activarse para crear células madre sanguíneas, algo que normalmente no pueden hacer.
Y aunque se necesita más investigación antes de que esto pueda traducirse en la práctica clínica, incluida la confirmación de los resultados en células humanas, el descubrimiento podría proporcionar una nueva herramienta para generar células hematopoyéticas injertables.
«Usar sus propias células para generar células madre sanguíneas podría eliminar la necesidad de transfusiones de sangre de donantes o trasplantes de células madre», añade Pimanda.
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