Los investigadores del Harvard Stem Cell Institute HSCI han utilizado una técnica colorida de etiquetado celular para rastrear el desarrollo del sistema sanguíneo y rastrear el linaje de las células sanguíneas adultas que viajan a través de las vastas redes de venas, arterias y capilares de regreso a suscélulas madre en la médula. Sus hallazgos ya han avanzado en la comprensión del desarrollo de la sangre y de las enfermedades de la sangre.
Desarrollado en el Centro de Ciencias del Cerebro de Harvard, la técnica consiste en codificar múltiples colores de proteína fluorescente en el ADN de una célula. A medida que los genes se recombinan dentro de la célula, la célula elabora un color único para su código genético. Para las células madre sanguíneas, ese color se convierte enuna firma genética transmitida a las células hijas; las células madre púrpuras, por ejemplo, solo producirán células sanguíneas púrpuras.
Dos equipos de investigación independientes, uno dirigido por David Scadden, codirector de HSCI y Gerald y Darlene Jordan Profesor de Medicina en la Universidad de Harvard, y el otro por su colega Leonard Zon, miembro del Comité Ejecutivo de HSCI y director del Programa de Células Madre enBoston Children's Hospital, adaptó el etiquetado basado en colores al sistema sanguíneo para comprender mejor cómo se comportan las células madre sanguíneas.
En un estudio publicado recientemente en Biología celular natural , un equipo de investigación dirigido por Scadden descubrió que en ratones las células madre de sangre individuales tenían un repertorio de producción de sangre específico y restringido.
"Solíamos pensar en las células madre como la célula madre que da origen a todas estas otras células del sistema según sea necesario", dijo Vionnie Yu, primer autor del estudio y, en el momento de la investigación,becario postdoctoral en el laboratorio de Scadden. Pero sus resultados sugieren que las células madre tienen un conjunto de respuestas con guión y no pueden producir cualquier tipo de células sanguíneas.
Cuando se trasplantaron a un nuevo entorno, cada célula no solo produjo consistentemente los mismos tipos de células sanguíneas maduras sino también la misma cantidad de esas células. Además, los clones respondieron de manera similar al estrés inflamatorio y quimiotóxico, lo que sugiere que las células tenían una memoria cableada que dictaba suencontraron que esta memoria estaba escrita en el epigenoma de las células madre.
Las células madre sanguíneas, dijo Scadden, pueden parecerse más a piezas de ajedrez con una forma fija en que pueden comportarse dentro del sistema.
"Cuando eres joven y tienes un juego de ajedrez completo puedes montar una defensa vigorosa y multicapa para un ataque en tu sistema", dijo Scadden, "pero si pierdes piezas de ajedrez con la edad o no recibes un paquete completode jugadores durante un trasplante de médula ósea, las piezas que te quedan podrían determinar tu capacidad para protegerte "
Además de observar las células madre sanguíneas en ratones adultos, el marcado de colores también permite a los investigadores explorar el sistema sanguíneo a medida que se desarrolla un embrión de pez cebra.
"Hemos estado trabajando con David Scadden durante años como parte de HSCI. Inicialmente, presentamos nuestro trabajo en una reunión conjunta de laboratorio y nos dimos cuenta de que podíamos estudiar clones de células madre con este sistema multicolor", dijo Zon, quientambién es profesor en el departamento de Biología Regenerativa y Células Madre de Harvard. "Compartimos ideas y resultados, e incluso escribimos una beca sobre el tema. Es maravilloso que el estudio de la dinámica clonal en dos animales diferentes pueda proporcionar esa información complementaria".
En un estudio publicado en Biología celular natural , el equipo de investigadores dirigido por Zon utilizó el sistema de etiquetado de color para definir el origen y la cantidad de células madre que contribuyen a la producción de sangre durante toda la vida.
Aproximadamente 24 a 30 horas después de la fertilización, docenas de células madre brotaron del lado dorsal de la aorta. Solo veinte llegaron a un sitio secundario antes de dirigirse a la médula renal, el pez cebra equivalente a la médula ósea humana y de ratón.
Después de trasplantar la médula multicolor en peces que habían recibido dosis subletales de radiación, los investigadores descubrieron que algunos linajes de células madre de sangre suministraban una mayor proporción de sangre que antes y que ciertos linajes podrían sobrevivir a condiciones más duras que otros.
Saber qué células son responsables de la producción de sangre podría tener implicaciones para comprender el desarrollo de los cánceres de sangre, explica Jonathan Henninger, un estudiante graduado en el laboratorio de Zon en el Boston Children's Hospital y primer autor del estudio.
Por ejemplo, una célula madre sanguínea podría desarrollar una mutación que le da una ventaja competitiva, lo que le permite hacerse cargo del sistema sanguíneo.
"Si esa célula comienza a comportarse mal, podría provocar trastornos sanguíneos, como displasia mieloide y leucemia", dijo Henninger.
Los investigadores saben que estos trastornos provienen de una sola célula madre o una célula progenitora aguas abajo, dijo Henninger, pero en este momento están observando poblaciones de células madre en masa ". Ser capaz de identificar esa célula individual que salió mal podría ayudarnoscomprender mejor estas enfermedades "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Hannah Robbins. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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