'Engatusar' a las células madre para que formen tejido óseo nuevo
Una nueva investigación ha identificado una posible forma de manipular ciertas células madre para generar tejido óseo nuevo. Los resultados de esta investigación podrían mejorar enormemente el resultado para las personas con lesiones o afecciones esqueléticas como la osteoporosis.
Las células madre son células indiferenciadas que tienen el potencial de especializarse y realizar cualquier función.
Gran parte de la investigación reciente se ha centrado en la mejor forma de utilizar las células madre con fines terapéuticos. Los investigadores están particularmente interesados en cómo manipularlos para crear tejido nuevo que pueda reemplazar con éxito conjuntos de células dañadas o que ya no son funcionales.
En un nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, MD, el Dr. Aaron James y su equipo han investigado los mecanismos que permiten que ciertos tipos de células madre, que se conocen como "células madre perivasculares", formen nuevas tejido óseo.
Estas células madre tienden a convertirse en tejido graso o tejido óseo. Hasta la fecha, no está claro qué determina exactamente su destino.
“Nuestros huesos tienen una reserva limitada de células madre de las que extraer para crear hueso nuevo. Si pudiéramos persuadir a estas células hacia un destino de células óseas y alejarlas de la grasa, sería un gran avance en nuestra capacidad para promover la salud y la curación de los huesos ".
Dr. Aaron James
Los investigadores llevaron a cabo su investigación en un modelo de rata, así como en cultivos de células humanas, e informan sus hallazgos en la revista. Informes científicos.
La proteína que impulsa el destino celular
Estudios previos realizados por el Dr. James han sugerido que es probable que una proteína de señalización particular llamada WISP-1 dirija el destino de las células madre perivasculares al "decirles" si deben formar tejido graso o óseo.
En el estudio actual, los investigadores buscaron probar el papel de WISP-1 en la determinación del destino de las células madre mediante la modificación genética de un conjunto de células madre humanas para evitar que produzcan esta proteína.
Cuando compararon la actividad genética en las células madre modificadas con la actividad genética en las células que todavía producían WISP-1, los investigadores confirmaron que la proteína desempeñaba un papel importante. En las células sin WISP-1, cuatro de los genes responsables de la formación de grasa tenían un nivel de actividad de 50 a 200 por ciento más alto que en las células que continúan produciendo WISP-1.
Esto también indicó que la dosis correcta de esta proteína de señalización podría hacer que las células madre formen tejido óseo en lugar de tejido graso.
Como se esperaba, cuando los investigadores modificaron las células madre para aumentar la producción de WISP-1, notaron que tres de los genes que estimulan el crecimiento del tejido óseo se volvieron dos veces más activos en comparación con los de las células madre con niveles normales de la proteína de señalización.
Al mismo tiempo, la actividad de los genes que estimularon el crecimiento de tejido graso, como el receptor gamma activado por proliferador de peroxisoma (PPARG), fue un 42 por ciento menor en las células madre con un refuerzo de WISP-1, y esta disminución se produjo a favor de genes que determinan el crecimiento del tejido óseo.
La intervención con células madre se muestra prometedora
En la siguiente etapa del estudio, los científicos utilizaron un modelo de rata para determinar si WISP-1 podría impulsar la curación ósea en la fusión espinal, un tipo de intervención médica que requiere unir dos o más vértebras (huesos de la columna vertebral) para formar un solo hueso.
El uso terapéutico de la fusión espinal es mejorar el dolor de espalda o la estabilidad de la columna en el contexto de diversas afecciones que afectan la columna, como la escoliosis.
Por lo general, "un procedimiento de este tipo requiere una gran cantidad de nuevas células óseas", explica el Dr. James. "Si pudiéramos dirigir la creación de células óseas en el sitio de la fusión, podríamos ayudar a los pacientes a recuperarse más rápidamente y reducir el riesgo de complicaciones", señala.
En el estudio actual, los investigadores inyectaron células madre humanas que tenían WISP-1 activo en ratas. Hicieron esto entre las vértebras que debían unirse como parte del procedimiento de fusión.
Después de 4 semanas, el Dr. James y su equipo encontraron que los animales todavía mostraban altos niveles de WISP-1 en su tejido espinal. Además, ya se estaba formando tejido óseo nuevo en los lugares correctos, lo que permitió que las vértebras se "soldaran".
Por el contrario, las ratas que habían recibido la misma intervención quirúrgica pero sin el refuerzo de WISP-1 no presentaron ninguna fusión vertebral durante este mismo período.
"Esperamos que nuestros hallazgos hagan avanzar el desarrollo de terapias celulares para promover la formación de hueso después de cirugías como esta y para otras lesiones y enfermedades esqueléticas, como huesos rotos y osteoporosis", declara el Dr. James.
En el futuro, el equipo de investigación también tiene como objetivo descubrir si la reducción de los niveles de WISP-1 en las células madre podría llevarlas a formar tejido graso, lo que podría ayudar a promover una cicatrización más rápida de las heridas.
