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CÉLULAS TRONCALES Y EMBRIOLOGÍA

Stem Cells and Embriology

Horacio Merchant Larios, Departamento de Biología Celular y Fisiología del IIB

La posibilidad de generar células de reemplazo a partir de células troncales, avanza con celeridad acercando la posibilidad de su aplicación a la medicina regenerativa. Dos son los principales motores del auge cobrado por esta nueva área de investigación: El desarrollo de nuevos métodos analíticos de biología molecular y las elevadas inversiones de fondos públicos y privados que se otorgan en los países desarrollados. Además, de igual importancia para el avance del área ha resultado el empleo del método científico basado en el conocimiento sistematizado y bien fundamentado en observaciones y experimentos rigurosos. El empirismo oportunista basado en experimentos de ensayo y error con resultados irrepetibles ha desprestigiado el área y dificultado su avance.
Un ejemplo reciente de alto rigor científico apareció en línea en la revista Nature (doi:10.1038/nature 06894). Lei Yang del Mount Sinai School of Medicine y un equipo integrado por 12 autores de instituciones públicas y privadas lograron derivar células progenitoras de tejido cardiaco a partir de células troncales embrionarias humanas (hESCs, por sus siglas en inglés). Siguiendo las etapas conducentes al desarrollo del corazón durante el desarrollo embrionario normal, los investigadores diseñaron un protocolo inductivo de 14 días subdividido en tres etapas: 1) Generación de una población celular similar a la del surco primitivo, 2) Inducción y especificación de mesodermo cardiaco y, 3) Expansión de linajes cardiovasculares.

Durante el desarrollo embrionario, la especificación de los primeros linajes celulares se inicia antes de la implantación en la pared uterina. Duplicaciones sucesivas del núcleo del cigoto subdividen al citoplasma del ovocito formando una estructura multicelular llamada mórula. Las células externas se especifican como trofoblásticas (placenta embrionaria) y las células del centro forman la masa celular interna de donde derivan todos los linajes celulares del embrión. Después de la implantación, se inicia el proceso de gastrulación a partir del epiblasto en el que se distingue el surco primitivo, estructura dinámica que representa el sitio de penetración de células endomeso dérmicas. En la región anterior del surco primitivo penetran las células precursoras del tejido cardíaco que por el proceso de organogénesis formarán el corazón.

Los autores emplearon cultivos de “cuerpos embrioides” derivados de líneas de células troncales embrionarias humanas (HI y hES2).  La etapa 1 se logró agregando a los cultivos una combinación de activina A, bFGF y BMP4 con la que se indujo la expresión transitoria de dos genes T (brachyury) y WNT3A característica de células mesodérmicas que inician su especificación durante la gastrulación en el surco primitivo. Para la etapa 2 se añadió al cultivo DKK1 y VEGF, cuya función es especificar y expandir respectivamente a las células del mesodermo cardiaco. Finalmente, la etapa 3 se alcanzó agregando nuevamente una combinación de VEGF, DKK1 y bFGF en el día 8 del cultivo (Fig.1).

Después de seis días en presencia de la combinación de factores de la etapa 3, los cuerpos embrioides generaron una población de células denominadas KDRlow C-KITneg con potencialidad para diferenciar los tres linajes celulares que integran al tejido cardiaco: fibras musculares cardiacas, células endoteliales y músculo liso vascular. El análisis clonal por citometría de flujo de colonias formadas en nitrocelulosa, mostró que cada uno de los tres linajes celulares tiene un origen clonal especificado a partir de las células progenitoras KDRlowC-KITneg.


Figura 1 Adaptada de Yang, L. et al. Human cardiovascular progenitor cells develop from a KDR+ embryonic-stem-cell-derived pupolation.

Las células progenitoras KDRlowC-KITneg generan cardiomiocitos con propiedades morfológicas y electrofisiológicas in vitro, similares a los cardiomiocitos del músculo cardiaco humano. Además, al transplantar células KDRlowC-KITneg marcadas con la proteína verde fluorescente en corazones de ratones inmunodeficientes se observó su diferenciación in vivo hacia los tres linajes celulares del tejido cardiaco tal como ocurrió in vitro.

A diferencia de las células de tejidos adultos transfectadas con unos cuantos genes capaces de generar células troncales pluripotentes (células iPS), los autores del presente artículo proponen un protocolo relativamente más elaborado, pero sin duda mucho más cercano al proceso espacio temporal que ocurre durante el desarrollo normal del embrión. El conocimiento de genes clave que funcionan como factores de trascripción en células que establecen vías de especificación en linajes celulares y de factores de señalización y transducción que se expresan en células diversas que interaccionan entre sí durante el desarrollo, constituye la mejor base teórica para la manipulación científica de las células troncales embrionarias y su eventual aplicación en la medicina regenerativa. El actual reporte de Lei Yang y colaboradores, en mi opinión representa una sólida contribución en ese sentido. z

Artículo publicado en Gaceta Biomédicas, Marzo del 2008.

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