Un equipo interdisciplinario de investigadores del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre de la UCLA ha desarrollado una hoja de ruta única en su tipo sobre cómo se desarrolla el músculo esquelético humano, incluida la formación de células madre musculares.
El estudio, publicado en la revista revisada por pares Célula madre celular identificó varios tipos de células presentes en los tejidos del músculo esquelético, desde el desarrollo embrionario temprano hasta la edad adulta. Centrarse en las células progenitoras musculares, que contribuyen a la formación muscular antes del nacimiento, y las células madre musculares, que contribuyen a la formación muscular después del nacimiento yPara la regeneración de una lesión a lo largo de la vida, el grupo trazó un mapa de cómo las redes de genes de las células, qué genes están activos e inactivos, cambian a medida que las células maduran
La hoja de ruta es crítica para los investigadores que tienen como objetivo desarrollar células madre musculares en el laboratorio que puedan usarse en terapias celulares regenerativas para enfermedades musculares devastadoras, incluidas distrofias musculares y sarcopenia, la pérdida de masa muscular y fuerza relacionada con la edad.
"La pérdida muscular debido al envejecimiento o la enfermedad a menudo es el resultado de células madre musculares disfuncionales", dijo April Pyle, autora principal del artículo y miembro del Centro de Investigación de Células Madre Amplias. "Este mapa identifica las redes genéticas precisas presentesen las células madre y progenitoras musculares durante el desarrollo, que es esencial para desarrollar métodos para generar estas células en un plato para tratar los trastornos musculares ".
Los investigadores en el laboratorio de Pyle y otros en todo el mundo ya tienen la capacidad de generar células del músculo esquelético a partir de células madre pluripotentes humanas, células que tienen la capacidad de autorrenovarse y convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo. Sin embargo, hastaahora, no tenían forma de determinar dónde caen estas células en el continuo del desarrollo humano.
"Sabíamos que las células musculares que estábamos produciendo en el laboratorio no eran tan funcionales como las células madre musculares completamente maduras que se encuentran en los humanos", dijo Haibin Xi, primer autor del nuevo artículo y científico asistente del proyecto en el laboratorio de Pyle."Así que nos propusimos generar este mapa como referencia que nuestro laboratorio y otros pueden usar para comparar las firmas genéticas de las células que estamos creando con las del tejido muscular esquelético humano real".
Para crear este recurso, el grupo reunió datos muy específicos sobre dos grupos diferentes de células del músculo esquelético: los del cuerpo humano, que van desde la quinta semana de desarrollo embrionario hasta la mediana edad, y los derivados de células madre pluripotentes humanas, según los investigadoresgenerado en el laboratorio. Luego compararon las firmas genéticas de las células de ambas fuentes.
El grupo obtuvo 21 muestras de tejido del músculo esquelético humano de sus colaboradores de UCLA y de colegas de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Tübingen en Alemania. Para las células musculares pluripotentes derivadas de células madre, el grupo evaluó las células creadas usando suspropio método único y los métodos de varios otros grupos.
El laboratorio de Pyle colaboró con el laboratorio de Kathrin Plath, profesora de química biológica de la UCLA y miembro del Centro de Investigación de Células Madre Amplias, para llevar a cabo la secuenciación de ARN de una sola célula basada en gotitas de alto rendimiento de todas las muestras. Esta tecnologíapermite a los investigadores identificar las redes de genes presentes en una sola célula y puede procesar miles de células al mismo tiempo. Aprovechando el poder de esta tecnología y la experiencia en bioinformática del laboratorio Plath, el grupo identificó las firmas genéticas de varios tipos de células de tejidos humanos ycélulas madre pluripotentes.
Luego desarrollaron métodos computacionales para enfocarse en las células madre y progenitoras musculares y mapearon sus redes de genes asociadas con cada etapa de desarrollo. Esto permitió al grupo hacer coincidir las firmas genéticas encontradas en las células musculares derivadas de células madre pluripotentes con sus ubicaciones correspondientesen el mapa del desarrollo muscular humano.
El grupo descubrió que las células musculares derivadas de células madre pluripotentes producidas por todos los métodos que probaron se parecían a las células progenitoras musculares en un estado de desarrollo temprano y no se alineaban con las células madre musculares adultas.
Además de precisar la verdadera madurez de las células producidas en laboratorio, este análisis también proporcionó detalles sobre los otros tipos de células presentes en el tejido del músculo esquelético a lo largo del desarrollo y en poblaciones derivadas de células madre pluripotentes humanas. Estas células podrían desempeñar un papel esencialpapel en la maduración de las células musculares y podría ser fundamental para mejorar los métodos para generar y apoyar las células madre musculares en un plato.
"Descubrimos que algunos métodos para generar células musculares en un plato también producen tipos celulares únicos que probablemente apoyan las células musculares", dijo Pyle, quien también es miembro del Centro Integral de Cáncer Jonsson de UCLA. "Y ahora nuestras preguntas¿Qué están haciendo estas células? ¿Podrían ser la clave para producir y apoyar células madre musculares maduras y funcionales en un plato? "
En el futuro, Pyle y sus colegas se centrarán en aprovechar este nuevo recurso para desarrollar mejores métodos para generar células madre musculares a partir de células madre pluripotentes humanas en el laboratorio. Ella espera centrarse en las redes de expresión génica asociadas a las células madre y apoyarlasidentificaron los tipos de células que pueden producir células madre musculares de alta potencia que pueden ser útiles para futuras terapias regenerativas.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Ciencias de la salud de Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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