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Células "estrujadas" y convertidas en células madre utilizables. Fuente: EPFL.
Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza) han desarrollado un nuevo método que ayuda a las células a convertirse en células madre utilizables. El enfoque consiste en "estrujar" las células con un gel, y allana el camino para la producción a gran escala de células madre con fines médicos.
Producir el tipo adecuado de células madre de una manera estandarizada sigue siendo un serio desafío. Los científicos de la EPFL han desarrollado un gel en 3D que aumenta la capacidad de las células normales para transformarse en células madre "estrujándolas" hasta darles forma. Publicada en Nature Materials, la nueva técnica también se puede escalar fácilmente para producir células madre para diversas aplicaciones a escala industrial.
Hay diferentes tipos de células madre, pero las que tienen especial interés médico son las llamadas "células madre pluripotentes inducidas" o iPSC -por sus siglas en inglés-. Derivan de células adultas maduras que han sido reprogramadas genéticamente para comportarse como células madre (por eso se llaman "inducidas"). Las iPSC puede luego desarrollarse hasta formar una amplia gama de diferentes tipos de células, por ejemplo del hígado, el páncreas, el pulmón, la piel, etc.
Ha habido muchos intentos de diseñar un método estandarizado para la generación de tales células madre. Pero incluso los métodos más exitosos resultan no ser muy eficaces, especialmente para su uso a gran escala. Una cuestión importante es que las técnicas existentes usan el entorno bidimensional de un matraz de placa de Petri o cultivo celular, mientras que las células del cuerpo están en un mundo en tres dimensiones.
El laboratorio de Matthias Lutolf, en la EPFL, ha desarrollado un nuevo método que puede ayudar a superar estos retos. El enfoque utiliza un sistema de cultivo celular tridimensional. Las células normales se colocan dentro de un gel que contiene nutrientes de crecimiento normales. "Tratamos de simular el entorno tridimensional de un tejido vivo y ver cómo influiría en el comportamiento de las células madre", explica Lutolf, en la nota de prensa de la universidad. "Pero pronto nos sorprendió ver que la reprogramación celular también se veía influida por el microambiente que la rodeaba". El microambiente, en este caso, es el gel.
Los investigadores descubrieron que podían reprogramar las células más rápido y de forma más eficiente que con los métodos actuales, simplemente ajustando la composición -y por tanto la rigidez y densidad- del gel circundante. Como resultado, el gel ejerce diferentes fuerzas sobre las células, básicamente "exprimiéndolas".
Producir el tipo adecuado de células madre de una manera estandarizada sigue siendo un serio desafío. Los científicos de la EPFL han desarrollado un gel en 3D que aumenta la capacidad de las células normales para transformarse en células madre "estrujándolas" hasta darles forma. Publicada en Nature Materials, la nueva técnica también se puede escalar fácilmente para producir células madre para diversas aplicaciones a escala industrial.
Hay diferentes tipos de células madre, pero las que tienen especial interés médico son las llamadas "células madre pluripotentes inducidas" o iPSC -por sus siglas en inglés-. Derivan de células adultas maduras que han sido reprogramadas genéticamente para comportarse como células madre (por eso se llaman "inducidas"). Las iPSC puede luego desarrollarse hasta formar una amplia gama de diferentes tipos de células, por ejemplo del hígado, el páncreas, el pulmón, la piel, etc.
Ha habido muchos intentos de diseñar un método estandarizado para la generación de tales células madre. Pero incluso los métodos más exitosos resultan no ser muy eficaces, especialmente para su uso a gran escala. Una cuestión importante es que las técnicas existentes usan el entorno bidimensional de un matraz de placa de Petri o cultivo celular, mientras que las células del cuerpo están en un mundo en tres dimensiones.
El laboratorio de Matthias Lutolf, en la EPFL, ha desarrollado un nuevo método que puede ayudar a superar estos retos. El enfoque utiliza un sistema de cultivo celular tridimensional. Las células normales se colocan dentro de un gel que contiene nutrientes de crecimiento normales. "Tratamos de simular el entorno tridimensional de un tejido vivo y ver cómo influiría en el comportamiento de las células madre", explica Lutolf, en la nota de prensa de la universidad. "Pero pronto nos sorprendió ver que la reprogramación celular también se veía influida por el microambiente que la rodeaba". El microambiente, en este caso, es el gel.
Los investigadores descubrieron que podían reprogramar las células más rápido y de forma más eficiente que con los métodos actuales, simplemente ajustando la composición -y por tanto la rigidez y densidad- del gel circundante. Como resultado, el gel ejerce diferentes fuerzas sobre las células, básicamente "exprimiéndolas".
Entorno 3D
Como es un fenómeno nuevo, no se entiende del todo. Sin embargo, los científicos proponen que el entorno tridimensional es clave para este proceso, generando señales mecánicas que trabajan en conjunto con los factores genéticos para hacer más fácil a la célula transformarse en una célula madre.
"Cada tipo de célula puede tener un punto óptimo de factores físicos y químicos que ofrecen la transformación más eficiente", dice Lutolf. "Una vez que lo encuentras, es una cuestión de recursos y tiempo crear células madre a una escala más grande."
El mayor impacto de este descubrimiento es posiblemente la cantidad. La técnica se puede aplicar a un gran número de células para producir células madre a una escala industrial. El laboratorio de Lutolf está estudiando esto, pero su principal objetivo es comprender mejor el fenómeno, y encontrar los puntos óptimos de otros tipos de células.
La investigación fue financiada por la UE, el Consejo Europeo de Investigación, y la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza (Singergia), entre otros.
Como es un fenómeno nuevo, no se entiende del todo. Sin embargo, los científicos proponen que el entorno tridimensional es clave para este proceso, generando señales mecánicas que trabajan en conjunto con los factores genéticos para hacer más fácil a la célula transformarse en una célula madre.
"Cada tipo de célula puede tener un punto óptimo de factores físicos y químicos que ofrecen la transformación más eficiente", dice Lutolf. "Una vez que lo encuentras, es una cuestión de recursos y tiempo crear células madre a una escala más grande."
El mayor impacto de este descubrimiento es posiblemente la cantidad. La técnica se puede aplicar a un gran número de células para producir células madre a una escala industrial. El laboratorio de Lutolf está estudiando esto, pero su principal objetivo es comprender mejor el fenómeno, y encontrar los puntos óptimos de otros tipos de células.
La investigación fue financiada por la UE, el Consejo Europeo de Investigación, y la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza (Singergia), entre otros.
Referencia bibliográfica:
Caiazzo M, Okawa Y, Ranga A, Piersigilli A, Tabata Y, Lutolf MP: Defined three-dimensional microenvironments boost the induction of stem cell pluripotency. Nature Materials (2016). DOI: 10.1038/nmat4536
Caiazzo M, Okawa Y, Ranga A, Piersigilli A, Tabata Y, Lutolf MP: Defined three-dimensional microenvironments boost the induction of stem cell pluripotency. Nature Materials (2016). DOI: 10.1038/nmat4536
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