Tendencias Científicas
Célula del corazón reprogramada a partir de una célula de la piel. Imagen: Nan Cao. Fuente: Institutos Gladstone.
Científicos de los Institutos Gladstone (San Francisco, California, EE.UU.) han transformado células de la piel en células del corazón y del cerebro usando una combinación de productos químicos.
Todo el trabajo anterior sobre reprogramación celular requería la adición de genes externos a las células, por lo que este logro es una hazaña sin precedentes, según la información de Gladstone.
En dos estudios publicados en Science y Cell Stem Cell, el equipo de científicos, que fueron dirigidos por el investigador principal Sheng Ding, y son parte del Centro Roddenberry para Biología y Medicina de Células Madre de Gladstone, utilizaron cócteles químicos para inducir gradualmente a las células de la piel a convertirse en células similares a las células madre específicas de órganos, y, en última instancia, en células del corazón o del cerebro.
Este descubrimiento ofrece un método más eficiente y confiable para reprogramar las células y evita las preocupaciones médicas que rodean a la ingeniería genética. "Nos lleva más cerca de ser capaces de generar nuevas células en la zona de la lesión de los pacientes", dice Ding, autor principal de ambos estudios.
"Nuestra esperanza es que las enfermedades como la insuficiencia cardiaca o la enfermedad de Parkinson se traten un día con medicamentos que ayudan a regenerar las áreas dañadas del cerebro y del corazón a partir de las propias células de los tejidos. Este proceso está mucho más cerca de la regeneración natural que ocurre en animales como los tritones y salamandras, lo cual nos ha fascinado desde siempre".
Corazones reparados químicamente
Los corazones adultos tienen una capacidad muy limitada para generar nuevas células, por lo que los científicos han buscado una forma de reemplazar las células perdidas después de un ataque al corazón, como el trasplante de células cardiacas adultas o de células madre, en el corazón dañado.
Sin embargo, estos esfuerzos han sido en gran medida ineficaces, ya que la mayoría de las células adultas trasplantadas no sobreviven o no se integran adecuadamente en el corazón, y pocas células madre pueden ser inducidas a convertirse en células del corazón.
Un enfoque alternativo pionero de Deepak Srivastava, director de investigación cardiovascular con células madre de Gladstone, utilizó genes para convertir las células formadoras de cicatrices del corazón de los animales en músculo nuevo que mejoraba la función del corazón. Un enfoque de reprogramación química que haga lo mismo puede ofrecer una manera más fácil de proporcionar las señales que inducen al músculo del corazón a regenerarse localmente.
En el estudio de Science, dirigido por el primer autor Nan Cao, postdoc en el laboratorio de Ding, los investigadores utilizaron un cóctel de nueve productos químicos para transformar las células de piel humana en células del corazón. Por ensayo y error, encontraron la mejor combinación de productos químicos para comenzar el proceso, cambiando las células a un estado parecido al de las células madre multipotentes, que pueden convertirse en muchos tipos diferentes de células en un órgano en particular.
Un segundo cóctel de sustancias químicas y factores de crecimiento ayudó a las células a convertirse en células musculares del corazón.
Con este método, más de 97% de las células comenzaron a latir, una característica de las células del corazón completamente desarrolladas y sanas. Las células también respondieron apropiadamente a las hormonas, y molecularmente, se parecían a las células del músculo del corazón, no a las células de la piel. Es más, cuando las células fueron trasplantadas a un corazón de ratón al inicio del proceso, evolucionaron a células musculares del corazón de aspecto saludable.
"El objetivo final de tratar la insuficiencia cardíaca es conseguir una manera robusta y fiable de que el corazón cree nuevas células musculares", dice Srivastava, co-autor principal del artículo de Science. "La reprogramación de células del propio paciente podría ser la forma más segura y eficiente de regenerar músculo cardíaco enfermo o agonizante."
Todo el trabajo anterior sobre reprogramación celular requería la adición de genes externos a las células, por lo que este logro es una hazaña sin precedentes, según la información de Gladstone.
En dos estudios publicados en Science y Cell Stem Cell, el equipo de científicos, que fueron dirigidos por el investigador principal Sheng Ding, y son parte del Centro Roddenberry para Biología y Medicina de Células Madre de Gladstone, utilizaron cócteles químicos para inducir gradualmente a las células de la piel a convertirse en células similares a las células madre específicas de órganos, y, en última instancia, en células del corazón o del cerebro.
Este descubrimiento ofrece un método más eficiente y confiable para reprogramar las células y evita las preocupaciones médicas que rodean a la ingeniería genética. "Nos lleva más cerca de ser capaces de generar nuevas células en la zona de la lesión de los pacientes", dice Ding, autor principal de ambos estudios.
"Nuestra esperanza es que las enfermedades como la insuficiencia cardiaca o la enfermedad de Parkinson se traten un día con medicamentos que ayudan a regenerar las áreas dañadas del cerebro y del corazón a partir de las propias células de los tejidos. Este proceso está mucho más cerca de la regeneración natural que ocurre en animales como los tritones y salamandras, lo cual nos ha fascinado desde siempre".
Corazones reparados químicamente
Los corazones adultos tienen una capacidad muy limitada para generar nuevas células, por lo que los científicos han buscado una forma de reemplazar las células perdidas después de un ataque al corazón, como el trasplante de células cardiacas adultas o de células madre, en el corazón dañado.
Sin embargo, estos esfuerzos han sido en gran medida ineficaces, ya que la mayoría de las células adultas trasplantadas no sobreviven o no se integran adecuadamente en el corazón, y pocas células madre pueden ser inducidas a convertirse en células del corazón.
Un enfoque alternativo pionero de Deepak Srivastava, director de investigación cardiovascular con células madre de Gladstone, utilizó genes para convertir las células formadoras de cicatrices del corazón de los animales en músculo nuevo que mejoraba la función del corazón. Un enfoque de reprogramación química que haga lo mismo puede ofrecer una manera más fácil de proporcionar las señales que inducen al músculo del corazón a regenerarse localmente.
En el estudio de Science, dirigido por el primer autor Nan Cao, postdoc en el laboratorio de Ding, los investigadores utilizaron un cóctel de nueve productos químicos para transformar las células de piel humana en células del corazón. Por ensayo y error, encontraron la mejor combinación de productos químicos para comenzar el proceso, cambiando las células a un estado parecido al de las células madre multipotentes, que pueden convertirse en muchos tipos diferentes de células en un órgano en particular.
Un segundo cóctel de sustancias químicas y factores de crecimiento ayudó a las células a convertirse en células musculares del corazón.
Con este método, más de 97% de las células comenzaron a latir, una característica de las células del corazón completamente desarrolladas y sanas. Las células también respondieron apropiadamente a las hormonas, y molecularmente, se parecían a las células del músculo del corazón, no a las células de la piel. Es más, cuando las células fueron trasplantadas a un corazón de ratón al inicio del proceso, evolucionaron a células musculares del corazón de aspecto saludable.
"El objetivo final de tratar la insuficiencia cardíaca es conseguir una manera robusta y fiable de que el corazón cree nuevas células musculares", dice Srivastava, co-autor principal del artículo de Science. "La reprogramación de células del propio paciente podría ser la forma más segura y eficiente de regenerar músculo cardíaco enfermo o agonizante."
Neuronas creadas a partir de células madre neuronales químicamente inducidas. Imagen: M. Zhang. Fuente: Institutos Gladstone.
El cerebro
En el segundo estudio, cuyo autor es el investigador postdoctoral Mingliang Zhang, y que se ha publicado en Cell Stem Cell, los científicos crearon células madre neurales a partir de células de piel de ratón utilizando un enfoque similar.
El cóctel químico de nuevo consistió en nueve moléculas, algunas de las cuales se superponen con las utilizadas en el primer estudio. Durante diez días, el cóctel cambió la identidad de las células, hasta que todos los genes de las células de la piel se apagaron y los genes de células madre neurales se activaban gradualmente.
Cuando se trasplantaron a ratones, las células madre neuronales evolucionaron espontáneamente en los tres tipos básicos de células cerebrales: neuronas, oligodendrocitos y astrocitos. Las células madre neuronales también fueron capaces de auto-replicarse, lo que es ideal para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas o lesiones cerebrales.
"Estas células madre neurales podrían emplearse un día para la terapia de reemplazo celular en enfermedades neurodegenerativas como el parkinson y el alzheimer", dice el co-autor Yadong Huang. "En el futuro, podríamos incluso imaginar el tratamiento de pacientes con un cóctel de fármacos que actúe sobre el cerebro o la médula espinal, rejuveneciendo las células del cerebro en tiempo real."
En el segundo estudio, cuyo autor es el investigador postdoctoral Mingliang Zhang, y que se ha publicado en Cell Stem Cell, los científicos crearon células madre neurales a partir de células de piel de ratón utilizando un enfoque similar.
El cóctel químico de nuevo consistió en nueve moléculas, algunas de las cuales se superponen con las utilizadas en el primer estudio. Durante diez días, el cóctel cambió la identidad de las células, hasta que todos los genes de las células de la piel se apagaron y los genes de células madre neurales se activaban gradualmente.
Cuando se trasplantaron a ratones, las células madre neuronales evolucionaron espontáneamente en los tres tipos básicos de células cerebrales: neuronas, oligodendrocitos y astrocitos. Las células madre neuronales también fueron capaces de auto-replicarse, lo que es ideal para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas o lesiones cerebrales.
"Estas células madre neurales podrían emplearse un día para la terapia de reemplazo celular en enfermedades neurodegenerativas como el parkinson y el alzheimer", dice el co-autor Yadong Huang. "En el futuro, podríamos incluso imaginar el tratamiento de pacientes con un cóctel de fármacos que actúe sobre el cerebro o la médula espinal, rejuveneciendo las células del cerebro en tiempo real."
Referencias bibliográficas:
Nan Cao, Yu Huang, Jiashun Zheng, C. Ian Spencer, Yu Zhang, Ji-Dong Fu, Baoming Nie, Min Xie, Mingliang Zhang, Haixia Wang, Tianhua Ma, Tao Xu, Guilai Shi, Deepak Srivastava, Sheng Ding: Conversion of human fibroblasts into functional cardiomyocytes by small molecules. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aaf1502
Mingliang Zhang , Yuan-Hung Lin , Yujiao Jennifer Sun , Saiyong Zhu10 , Jiashun Zheng , Kai Liu , Nan Cao , Ke Li , Yadong Huang , Sheng Ding: Pharmacological Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Signaling-Directed Transcriptional Activation. Cell Stem Cell (2016). DOI: 10.1016/j.stem.2016.03.020
Nan Cao, Yu Huang, Jiashun Zheng, C. Ian Spencer, Yu Zhang, Ji-Dong Fu, Baoming Nie, Min Xie, Mingliang Zhang, Haixia Wang, Tianhua Ma, Tao Xu, Guilai Shi, Deepak Srivastava, Sheng Ding: Conversion of human fibroblasts into functional cardiomyocytes by small molecules. Science (2016). DOI: 10.1126/science.aaf1502
Mingliang Zhang , Yuan-Hung Lin , Yujiao Jennifer Sun , Saiyong Zhu10 , Jiashun Zheng , Kai Liu , Nan Cao , Ke Li , Yadong Huang , Sheng Ding: Pharmacological Reprogramming of Fibroblasts into Neural Stem Cells by Signaling-Directed Transcriptional Activation. Cell Stem Cell (2016). DOI: 10.1016/j.stem.2016.03.020
Inicio
Enviar a un amigo
Versión para imprimir
Compartir
El corazón débil también daña al cerebro
CIENCIA ON LINE