BOSTON, MA (EE. UU.), Octubre de 2020 – Por primera vez, los investigadores han creado con éxito células madre basales de las vías respiratorias in vitro a partir de células madre pluripotentes inducidas mediante la reprogramación de células sanguíneas extraídas de pacientes. Dado que las células basales de las vías respiratorias se definen como células madre de las vías respiratorias porque pueden regenerar el epitelio de las vías respiratorias en respuesta a una lesión, este estudio puede ayudar a acelerar la investigación sobre enfermedades que afectan las vías respiratorias, como COVID-19, influenza, asma y fibrosis quística.
Dirigidos por investigadores del Centro de Medicina Regenerativa del Centro Médico de Boston y la Universidad de Boston (CReM), en colaboración con el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston (UTHealth), estos hallazgos representan un primer paso fundamental hacia la regeneración de las vías respiratorias.
Publicado en Cell Stem Cell, el estudio describe cómo generar y purificar de manera eficiente grandes cantidades de células madre basales de las vías respiratorias utilizando muestras de pacientes. Esto permite el desarrollo de células madre basales de las vías respiratorias individuales y específicas de la enfermedad en un laboratorio que se pueden utilizar para desarrollar modelos de enfermedades, que en última instancia pueden conducir al desarrollo de fármacos y una plataforma en la que se pueden probar enfoques de fármacos dirigidos.
«En pocas palabras, hemos desarrollado una forma de reproducir células basales de las vías respiratorias específicas del paciente en el laboratorio, con el objetivo final de poder regenerar las vías respiratorias para pacientes con enfermedades de las vías respiratorias», dijo Finn Hawkins, MB, B.Ch., neumólogo y médico científico del Boston Medical Center, investigador principal del CReM y del Pulmonary Center y primer autor del estudio.
«Estos resultados podrían conducir a una mejor comprensión y, por lo tanto, a tratamientos para una variedad de enfermedades de las vías respiratorias», dijo Shingo Suzuki, coautor e investigador postdoctoral en UTHealth.
Por ejemplo, la fibrosis quística es causada por una mutación genética que está presente en todas las células de las vías respiratorias. «Si pudiéramos producir células madre pluripotentes utilizando una muestra de un paciente que tiene fibrosis quística, corregir la mutación y reemplazar las células defectuosas de las vías respiratorias con células basales de las vías respiratorias corregidas que de otra manera serían genéticamente idénticas, eventualmente podríamos curar la enfermedad y otras enfermedades en el futuro utilizando esta misma tecnología «, agregó el Dr. Hawkins.
Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) son un tipo de célula madre pluripotente que se puede generar directamente a partir de células adultas. Son similares a las células madre embrionarias, incluida la capacidad de formar diferentes tipos de células dentro de los órganos. Para este estudio, los investigadores establecieron métodos para generar una población de células madre de las vías respiratorias, células basales en el laboratorio. Se trata de un tipo de célula importante en las vías respiratorias humanas que mantienen el revestimiento de las células en las vías respiratorias, incluidas las células que producen moco y las que impulsan el moco hacia arriba y fuera de los pulmones.
Los investigadores primero diseñaron iPSC con una secuencia genética que codifica una proteína fluorescente que les permitiría visualizar, rastrear y purificar las células basales, si las hubiera. Luego, los investigadores recurrieron a los estudios del embrión y al trabajo previo en este campo para determinar cómo se forma basal a medida que se desarrollan los pulmones. Al manipular las iPSC con una serie de pasos destinados a simular lo que sucede durante el desarrollo pulmonar, los investigadores generaron con éxito células que eran muy similares a las células basales de las vías respiratorias humanas en términos de su apariencia, los genes que expresaban y, lo más importante, su capacidad para proliferar y forman los otros tipos de células de las vías respiratorias. Las células, denominadas células ibasales, pudieron regenerar una vía respiratoria in vivo utilizando un modelo de tráquea de roedor.
Las células ibasales resultantes, hechas de pacientes con una variedad de enfermedades pulmonares, también fueron capaces de modelar las enfermedades de las vías respiratorias que afectan a esos pacientes, incluida la metaplasia mucosa que es característica de las vías respiratorias asmáticas, la disfunción del canal de cloruro que causa la fibrosis quística y los defectos en latido de los cilios que causa la enfermedad discinesia ciliar primaria. Este enfoque permitirá futuras oportunidades para estudiar estos cambios genéticos y cómo revertirlos para curar la enfermedad en humanos. Desde una perspectiva práctica, las células ibasales crecen bien en condiciones especiales de cultivo en un laboratorio, lo que permite producirlas en grandes cantidades, y las células basales específicas del paciente se pueden cultivar, congelar para trabajos futuros y compartir con la comunidad de investigación en general.
«Demostramos el potencial de estas células ibasales para modelar tanto el desarrollo humano como la enfermedad, proporcionando evidencia de su capacidad para regenerar el epitelio de las vías respiratorias», dijo el Dr. Hawkins. «Esperamos que esto sea un avance significativo y contribuirá a nuevos conocimientos y opciones de tratamiento para las enfermedades de las vías respiratorias, ya que nuestros resultados han superado varios obstáculos importantes que actualmente limitan el progreso en el campo».
Fuente: https://stemcellsportal.com/news/researchers-create-human-airway-stem-cells-patients-cells
Fecha: Octubre-2020