Los investigadores identifican la proteína que rige la autorrenovación de las células madre de la sangre humana

Medicalxpress                                                                            28 de Noviembre 2019

28 de noviembre de 2019 por Mirabai Vogt-James, Universidad de California, Los Ángeles
Los investigadores identifican la proteína que rige la autorrenovación de las células madre de la sangre humana
Dr. Hanna Mikkola y Vincenzo Calvanese. Crédito: Centro de Investigación de Células Madre Amplias de UCLA
Los científicos de la UCLA han descubierto un vínculo entre una proteína y la capacidad de las células madre de la sangre humana para renovarse. En un estudio publicado hoy en la revista Nature , el equipo informa que la activación de la proteína hace que las células madre de la sangre se renueven al menos doce veces en condiciones de laboratorio.
Multiplicar  sanguíneas en condiciones fuera del cuerpo humano podría mejorar en gran medida las opciones de tratamiento para  como la leucemia y para muchas enfermedades hereditarias de la sangre.
La Dra. Hanna Mikkola, miembro del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre de la UCLA y autora principal del estudio, ha estudiado las células madre sanguíneas durante más de 20 años.
"Aunque hemos aprendido mucho sobre la biología de estas células a lo largo de los años, un desafío clave sigue siendo: hacer que las células madre de la sangre humana se renueven automáticamente en el laboratorio", dijo. "Tenemos que superar este obstáculo para avanzar el campo".
Las células madre sanguíneas, también conocidas como  , se encuentran en la médula ósea, donde se renuevan y se diferencian para crear todo tipo de células sanguíneas. Los trasplantes de médula ósea se han utilizado durante décadas para tratar a personas con algunas enfermedades de la sangre o del sistema inmunitario. Sin embargo,  tienen limitaciones significativas: no siempre es posible encontrar un donante de médula ósea compatible, el sistema inmunitario del paciente puede rechazar las células extrañas y la cantidad de células madre trasplantadas puede no ser suficiente para tratar con éxito la enfermedad.
Cuando las células madre sanguíneas se extraen de la médula ósea y se colocan en placas de laboratorio, pierden rápidamente su capacidad de autorrenovarse y mueren o se diferencian en otros tipos de células sanguíneas. El objetivo de Mikkola, hacer que las células madre sanguíneas se renueven automáticamente en condiciones controladas de laboratorio, abriría una serie de nuevas posibilidades para tratar muchos trastornos sanguíneos, entre ellos la ingeniería genética más segura de las propias células madre sanguíneas de los pacientes. También podría permitir a los científicos producir células madre sanguíneas a partir de  , que tienen el potencial de crear cualquier tipo de célula en el cuerpo.
Para descubrir qué hace que las células madre sanguíneas se renueven automáticamente en un laboratorio, los investigadores analizaron los genes que se desactivan a medida que las células madre humanas pierden su capacidad de autorrenovarse, y señalan qué genes se desactivan cuando las células madre sanguíneas se diferencian en células sanguíneas específicas. como glóbulos blancos o rojos. Luego colocaron las células madre de la sangre en platos de laboratorio y observaron qué genes se apagaban. Usando células madre pluripotentes, crearon células similares a las células madre de la sangre que carecían de la capacidad de autorrenovarse y controlaron qué genes no se activaron.
Descubrieron que la expresión de un gen llamado MLLT3 estaba estrechamente relacionada con el potencial de las células madre de la sangre para autorrenovarse y que la proteína generada por el gen MLLT3 proporciona a las células madre de la sangre las instrucciones necesarias para mantener su capacidad de autorrenovación. Lo hace trabajando con otras proteínas reguladoras para mantener operativas partes importantes de la maquinaria de las células madre sanguíneas a medida que las células se dividen.
Los investigadores se preguntaron si mantener el nivel de la proteína MLLT3 en las células madre sanguíneas en los platos de laboratorio sería suficiente para mejorar sus capacidades de renovación automática. Utilizando un vector viral, un virus especialmente modificado que puede transportar información genética al núcleo de una célula sin causar una enfermedad, el equipo insertó un gen MLLT3 activo en las células madre sanguíneas y observó que las células madre sanguíneas funcionales podían multiplicarse en número al menos doce veces en platos de laboratorio.
"Si pensamos en la cantidad de células madre sanguíneas necesarias para tratar a un paciente, ese es un número significativo", dijo Mikkola, quien también es profesora de biología molecular, celular y del desarrollo en la Universidad UCLA y miembro de la UCLA Jonsson Comprehensive Centro de cáncer. "Pero no solo nos estamos enfocando en la cantidad; también debemos asegurarnos de que las células madre sanguíneas creadas en el laboratorio puedan continuar funcionando correctamente haciendo todos los tipos de células sanguíneas cuando se trasplantan".
Otros estudios recientes han identificado moléculas pequeñas, compuestos orgánicos que a menudo se utilizan para crear medicamentos farmacéuticos, que ayudan a multiplicar las células madre de la sangre humana en el laboratorio. Cuando el equipo de Mikkola usó las moléculas pequeñas, observaron que la autorrenovación de las células madre de la sangre mejoró en general, pero las células no pudieron mantener los niveles adecuados de MLLT3, y tampoco funcionaron tan bien cuando se trasplantaron a ratones.
"Los descubrimientos previos con las moléculas pequeñas son muy importantes, y estamos construyendo sobre ellos", dijo Vincenzo Calvanese, científico del proyecto de la UCLA y coautor del estudio. "Nuestro método, que expone las células madre de la sangre a las  y también inserta un gen MLLT3 activo, creó células madre de la sangre que se integraron bien en  ratón , produjeron eficientemente todos los tipos de células sanguíneas y mantuvieron su capacidad de auto renovación".
Es importante destacar que MLLT3 hizo que las  la  autorrenovaran a un ritmo seguro; no adquirieron ninguna característica peligrosa, como multiplicar demasiado o mutar y producir  anormales que podrían provocar leucemia.
Los siguientes pasos para los investigadores incluyen determinar qué proteínas y elementos dentro del ADN de las células madre de la sangre influyen en el interruptor de encendido y apagado de MLLT3, y cómo esto podría controlarse usando ingredientes en los platos de laboratorio. Con esa información, podrían encontrar formas de activar y desactivar MLLT3 sin el uso de un vector viral, lo que sería más seguro para su uso en un entorno clínico.
Más información: Vincenzo Calvanese et al. MLLT3 rige la autorrenovación y el injerto de células madre hematopoyéticas humanas, Nature (2019). DOI: 10.1038 / s41586-019-1790-2
Información de la revista: Naturaleza