Investigadores del Boston Children's Hospital han reprogramado células sanguíneas maduras de ratones en células madre hematopoyéticas HSC formadoras de sangre, utilizando un cóctel de ocho interruptores genéticos llamados factores de transcripción. Las células reprogramadas, que los investigadores han denominado HSC inducidas iHSC, tienen las características distintivas funcionales de los HSC, pueden renovarse por sí mismos como los HSC y pueden dar lugar a todos los componentes celulares de la sangre como los HSC.
Los hallazgos marcan un paso significativo hacia uno de los objetivos más buscados de la medicina regenerativa: la capacidad de producir HSC adecuados para el trasplante de células madre hematopoyéticas HSCT de otros tipos de células, en particular células más maduras o diferenciadas.
El equipo de investigación, dirigido por Derrick J. Rossi, PhD, del Programa Infantil de Boston en Medicina Celular y Molecular, informó su trabajo hoy en línea en la revista Celda
Los HSC son el material de partida básico para los TCMH, independientemente de su origen médula ósea, sangre del cordón umbilical, sangre periférica. El éxito del TCMH de cualquier paciente individual está vinculado a la cantidad de CMH disponibles para trasplante: cuantas más células,es más probable que el trasplante se establezca. Sin embargo, los HSC son bastante raros.
"Las HSC solo comprenden aproximadamente una de cada 20,000 células en la médula ósea", dice Rossi. "Si pudiéramos generar HSC autólogas de otras células de un paciente, podría ser transformador para la medicina de trasplante y para nuestra capacidad de modelar enfermedades de la sangredesarrollo."
En su estudio, Rossi y sus colaboradores, incluido el autor principal Jonah Riddell, PhD, analizaron la expresión génica en 40 tipos diferentes de sangre y células progenitoras de sangre de ratones. Desde esta pantalla identificaron 36 factores de transcripción, genes que controlan cuando otroslos genes se activan y desactivan, que se expresan exclusivamente en HSC, no en células que surgen de ellos.
"La producción de células sanguíneas invariablemente va en una dirección: desde las células madre, a los progenitores, a las células efectoras maduras", explica Rossi. "Queríamos revertir el proceso y derivar HSC de las células sanguíneas diferenciadas usando factores de transcripción que encontramos que eran específicosa HSC "
En una serie de experimentos de trasplante de ratón, el equipo de Rossi descubrió que seis - Hlf, Runx1t1, Pbx1, Lmo2, Zfp37 y Prdm5 - de los 36 factores, más dos factores adicionales no identificados originalmente en su pantalla: Mycn y Meis1- fueron suficientes para reprogramar enérgicamente dos tipos de células progenitoras de la sangre células pro / pre B y células progenitoras mieloides comunes en iHSC.
El equipo de Rossi reprogramó sus células fuente al exponerlas a virus que contienen los genes para los ocho factores y un interruptor molecular que activó los genes del factor en presencia de doxiciclina. Luego trasplantaron las células expuestas en ratones receptores y activaron los genes mediantedando a los ratones doxiciclina.
Las iHSC resultantes fueron capaces de generar todo el repertorio de células sanguíneas en los ratones trasplantados, lo que demuestra que habían ganado la capacidad de diferenciarse en todos los linajes sanguíneos. Las células madre recolectadas de esos receptores fueron capaces de reconstituir la sangre de los receptores de trasplantes secundarios, lo que demuestra que el cóctel de ocho factores podría inculcar la capacidad de autorrenovación, una característica distintiva de los HSC.
Llevando el trabajo un paso más allá, el equipo de Rossi trató las células mieloides de ratón maduras con el mismo cóctel de ocho factores. Nuevamente, cuando se trasplantaron a ratones, se generaron iHSC que producían todos los linajes de sangre y podían regenerar la sangre de los receptores de trasplante secundario.
Stuart Orkin, MD, uno de los líderes del Dana-Farber / Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center y coautor del artículo, señala que el uso de ratones como una especie de reactor para la reprogramación marca una nueva dirección enHSC research.
"En el campo de la investigación de sangre, nadie tiene las condiciones para expandir HSC en la placa de cultivo de tejidos", dice. "En cambio, al permitir que la reprogramación ocurra en ratones, Rossi aprovecha la señalización y las señales ambientales que los HSC normalmente haríanexperiencia."
Orkin agrega que las iHSC son casi indistinguibles de las HSC normales a nivel transcripcional. "Las iHSC tienen un patrón de expresión génica notablemente similar a las HSC".
Los hallazgos actuales están lejos de traducirse a la clínica de trasplantes. Aún no se ha respondido la contribución precisa de cada uno de los ocho factores al proceso de reprogramación y si los enfoques que no dependen de virus y factores de transcripción pueden tener un éxito similar.tampoco se sabe si se pueden lograr los mismos resultados con células humanas o si se pueden reprogramar otras células no sanguíneas en iHSC.
Pero con estos resultados, el equipo de Rossi ya ha tenido éxito donde muchos otros intentos han fallado. Y los iHSC en su estado actual constituyen un trampolín prometedor para una mejor comprensión de la biología y el desarrollo de HSC.
"Nuestros datos muestran que la identidad funcional y molecular de las HSC puede aprovecharse con relativamente pocos factores utilizando el paradigma de la reprogramación celular de una manera similar a la generación de células madre pluripotentes inducidas", dice Rossi.
El estudio fue apoyado por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre números de subvención RO1HL107630 y U01HL100001, el Instituto Nacional de Envejecimiento número de subvención R00AG029760, el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales número de subvención UO1DK072473-01, GlaxoSmithKline, Leona M. y Harry B. Hemlsley Charitable Trust, la Fundación de Células Madre de Nueva York y el Instituto de Células Madre de Harvard. El Dr. Orkin es investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Boston Children's Hospital . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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