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Dos estudios consiguen generar células madre de la sangre a partir de células pluripotentes

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Los diferentes tipos de células de la sangre derivan de las células madre hematopoyéticas y progenitoras sanguíneas. Dennis Kunkel. Microscopy, Inc. (NIH Image and Video Gallery).

Dos grupos de investigadores han conseguido por primera vez obtener células madre hematopoyéticas y progenitoras de la sangre a partir de células madre pluripotentes humanas.

Desde el descubrimiento y aislamiento de las células madre embrionarias, y posteriormente, las células madre pluripotentes, la comunidad científica ha mantenido un gran interés en generar los diferentes tipos de células de nuestro organismo, con fines terapéuticos. Ambos tipos de células madre tienen el potencial de diferenciarse en múltiples tipos celulares cuando se les administra un conjunto de factores de transcripción concretos, que reproducen lo que sucede durante el desarrollo embrionario. En un contexto clínico, la idea base es simple: disponer de una fuente de células para reemplazar aquellas dañadas o alteradas en un paciente.

En los últimos años, diferentes equipos han conseguido obtener células nerviosas, o cardiacas, entre otras, a partir de las células madre embrionarias o pluripotentes. Sin embargo, la generación de células sanguíneas era una barrera que no había podido ser flanqueada.  Hasta ahora.

En el último número de la prestigiosa revista Nature, dos grupos de investigación independientes acaban de publicar la producción de células madre hematopoyéticas, aquellas con potencial para generar los diferentes tipos de células de la sangre, por dos métodos diferentes,  a partir de células endoteliales, las células que recubren los vasos sanguíneos.

En uno de los trabajos Sugimura y colaboradores adaptan un método previo para obtener células endoteliales hemogénicas a partir de células madre pluripotenciales y a continuación añaden diferentes factores de transcripción para dirigir a las células obtenidas hacia la generación de células de la sangre. Los investigadores probaron diferentes combinaciones de factores, hasta identificar un conjunto de siete de ellos (ERG, HOXA5, HOXA9, HOXA10, LCOR, RUNX1 y SPI1)  que eran los suficientes y necesarios para generar células madre hematopoyéticas y células progenitoras. Semanas después de trasplantar las células humanas endoteliales obtenidas en ratones, el equipo consiguió  aislar diferentes tipos celulares sanguíneos humanos en la médula ósea y sangre de los ratones. Además, algunos de los ratones eran capaces de generar una respuesta inmunitaria humana.

Células progenitoras de la sangre y células madre, capaces de generar múltiples tipos de células sanguíneas. Imagen cortesía del laboratorio de George Daley en el Boston Children’s Hospital.

“Este paso abre una oportunidad para tomar células de pacientes con trastornos genéticos de la sangre, utilizar edición génica para corregir su defecto genético y hacer células sanguíneas funcionales,” señala Ryohichi Sugimura, primer autor del trabajo e investigador postdoctoral en el Boston Children’s Hospital. “Esto también nos proporciona el potencial de tener una fuente ilimitada de células madre de la sangre a partir de células de donantes universales. Podría aumentar potencialmente el suministro de sangre para los pacientes que necesitan transfusiones.”

Por otra parte, Raphael Lis y colaboradores consiguen reprogramar células endoteliales adultas de ratón en células madre hematopoyéticas, mediante la expresión transitoria de cuatro factores de transcripción (Fosb, Gfi1, Runx1 y  Spi1). El estudio también muestra que algunos tipos de células endoteliales especializados, denominados células del nicho vascular, sirven como ambiente nutriente en el que las células madre hematopoyéticas pueden autorenovarse. “Pensamos que la diferencia es el nicho vascular,” señala Jason Butler, profesor en el Weill Cornell Medicine. “Crecer las células madre en el nicho vascular las devuelve al contexto del que provienen y se multiplican. Pensamos que es por esto por lo que fuimos capaces de conseguir que las células madre se autorenueven.”

“Nuestro modelo de expansión de células madre en el nicho vascular podría ser utilizado para clonar los factores de crecimiento clave desconocidos que son producidos por el nicho y son esenciales para la auto-perpetuación de las células madre,” indica Shahin Rafii, director del Ansary Stem Cell Institute, profesor en la Universidad Weill Cornell y director del trabajo. “La identificación de esos factores podría ser importante para desvelar los secretos de la longevidad de las células madre y traducir el potencial de la terapia de células madre al escenario clínico.”

 

células madre hematopoyéticas

Células madre hematopoyéticas reprogramadas obtenidas de células de ratón, desarrollándose junto a un grupo de células del nicho vascular (en gris) que proporcionan los nutrientes necesarios para la reprogramación. Imagen: Dr. Raphael Lis/Flow Cytometry and Microscopy Core, Starr Foundation, Tri-Institutional Stem Cell Derivation Laboratory.

 

Los dos trabajos comparten algunos de los factores de transcripción necesarios para crear un ambiente celular concreto y propicio para la diferenciación de las células progenitoras de la sangre.

A pesar de los prometedores resultados, ambos trabajos presentan algunas limitaciones y retos que deberán ser resueltos en el futuro. Por ejemplo, el rendimiento de células modificadas que dan lugar a células madre hematopoyéticas con capacidad proliferativa, aunque suficiente para repoblar la sangre, es pequeño todavía. Además, será necesario evaluar a largo plazo la posibilidad de que las células madre hematopoyéticas programadas puedan convertirse en células cancerosas. El trabajo de Lis y colaboradores muestra que no hay evidencias de este proceso pasadas 20 semanas del injerto. No obstante será necesario considerar un periodo temporal más amplio. Por último, será necesario optimizar el método por el cual se introducen los factores de transcripción en las células para asegurar su completa seguridad.

En caso de escalar la producción de células madre a un sistema humano, la tecnología podría utilizarse para proporcionar células sanguíneas sanas a pacientes con determinadas patologías. Las células de la sangre tienen una vida limitada y deben ser renovadas de forma continua, tarea de la que se encargan las células madre o progenitoras de la sangre. Cuando este proceso está alterado, pueden producirse enfermedades como la anemia, leucemia y otras condiciones. La posibilidad de generar células madre sanguíneas del propio paciente podría también solventar los  problemas de los pacientes que esperan un donante de médula ósea pero no tienen a nadie compatible.

En el futuro el desarrollo de técnicas para generar células madre hematopoyéticas, unido a la posibilidad de editar el genoma y corregir errores genéticos responsables de enfermedades podría suponer un gran paso hacia adelante en el tratamiento de ciertas condiciones humanas. Podría ser posible tomar células de un paciente, reprogramarlas en células pluripotenciales, editarlas y diferenciarlas en células madre hematopoyéticas que fueran introducidas de nuevo en el paciente.

Investigación original:

Lis R, et al. Conversion of adult endothelium to immunocompetent haematopoietic stem cells. Nature. 2017 May 17. doi: http://dx.doi.org/10.1038/nature22326

Sugimura R, et al. Haematopoietic stem and progenitor cells from human pluripotent stem cells. Nature. 2017 May 17. doi: http://dx.doi.org/10.1038/nature22370

Comentario: Guibentif C, Göttgens B. Blood: Education for stem cells. Nature. 2017 May 17. doi: http://dx.doi.org/10.1038/nature22496

Fuentes: Medical milestone: Making blood stem cells in the lab. https://vector.childrenshospital.org/2017/05/making-blood-stem-cells-ips-cells/

Weill Cornell Medicine Team Creates Self-Renewing Hematopoietic Stem Cells for Transplantation. http://news.weill.cornell.edu/news/2017/05/weill-cornell-medicine-team-creates-self-renewing-hematopoietic-stem-cells-for

 

 

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