Un equipo de investigación de tres miembros del Albert Einstein College of Medicine ha descubierto que podría aumentar la eficacia de los trasplantes de células madre, que se utilizan habitualmente en pacientes con cáncer, trastornos sanguíneos o enfermedades autoinmunes causadas por células madre defectuosas, que producen todas las células sanguíneas del cuerpo. Los hallazgos, realizados en ratones, se han publicado hoy en la revista Ciencia.
«Nuestra investigación tiene el potencial de mejorar el éxito de los trasplantes de células madre y expandir su uso», explicó Ulrich Steidl, MD, Ph.D., profesor y presidente de biología celular, director interino del Instituto Ruth L. y David S. Gottesman para la Investigación de Células Madre y Medicina Regenerativa, y profesor titular de la cátedra Edward P. Evans para Síndromes Mielodisplásicos en Einstein, y subdirector del Centro Integral del Cáncer Montefiore Einstein (MECCC) designado por el Instituto Nacional del Cáncer.
El Dr. Steidl, la Dra. Britta Will de Einstein y la Dra. Xin Gao, ex becaria postdoctoral de Einstein, ahora en la Universidad de Wisconsin en Madison, son coautores correspondientes del artículo.
Movilización de células madre
Los trasplantes de células madre tratan enfermedades en las que las células madre hematopoyéticas (que forman la sangre) de un individuo se han vuelto cancerosas (como en la leucemia o los síndromes mielodisplásicos) o son demasiado escasas en número (como en la insuficiencia de la médula ósea y los trastornos autoinmunes graves). La terapia implica la infusión de células madre hematopoyéticas sanas obtenidas de donantes a los pacientes. Para recolectar esas células madre, se les administra a los donantes un medicamento que hace que las células madre se movilicen, o escapen, de sus hogares normales en la médula ósea y entren en la sangre, donde las células madre pueden separarse de otras células sanguíneas y luego trasplantarse. Sin embargo, los medicamentos utilizados para movilizar las células madre a menudo no liberan una cantidad suficiente para que el trasplante sea eficaz.
«Es normal que una pequeña fracción de células madre hematopoyéticas salga de la médula ósea y entre en el torrente sanguíneo, pero no se sabe bien qué controla esta movilización», dijo el Dr. Will, profesor asociado de oncología y medicina, y académico de la facultad Diane and Arthur B. Belfer en investigación sobre el cáncer en Einstein, y codirector del programa de investigación de células madre y biología del cáncer en MECCC. «Nuestra investigación representa un avance fundamental en nuestro conocimiento y señala una nueva forma de mejorar la movilización de células madre hematopoyéticas para uso clínico».
Seguimiento de la trogocitosis
Los investigadores sospecharon que las variaciones en las proteínas de la superficie de las células madre hematopoyéticas podrían influir en su propensión a salir de la médula ósea. En estudios con células madre hematopoyéticas aisladas de ratones, observaron que un gran subconjunto de células madre hematopoyéticas presenta proteínas de superficie normalmente asociadas con los macrófagos, un tipo de célula inmunitaria. Además, las células madre hematopoyéticas con estas proteínas de superficie permanecieron en gran medida en la médula ósea, mientras que las que no tenían los marcadores salieron fácilmente de la médula cuando se les administraron medicamentos para estimular la movilización de las células madre hematopoyéticas.
Después de mezclar las células madre hematopoyéticas con los macrófagos, los investigadores descubrieron que algunas de ellas participaban en la trogocitosis, un mecanismo por el cual un tipo celular extrae fracciones de membrana de otro tipo celular y las incorpora a sus propias membranas. Las células madre hematopoyéticas que expresaban altos niveles de la proteína c-Kit en su superficie eran capaces de llevar a cabo la trogocitosis, lo que hacía que sus membranas se llenaran de proteínas de macrófagos, lo que hacía que fuera mucho más probable que permanecieran en la médula ósea que otras células madre hematopoyéticas. Los hallazgos sugieren que la alteración de la c-Kit impediría la trogocitosis, lo que llevaría a que más células madre hematopoyéticas se movilizaran y estuvieran disponibles para el trasplante.
«La trogocitosis desempeña un papel en la regulación de las respuestas inmunitarias y otros sistemas celulares, pero esta es la primera vez que se ha visto que las células madre participan en el proceso. Todavía estamos buscando el mecanismo exacto por el que las HSC regulan la trogocitosis», dijo el Dr. Gao, profesor adjunto de patología y medicina de laboratorio en la Universidad de Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin.
Los investigadores pretenden seguir investigando este proceso: «Nuestros esfuerzos actuales buscarán otras funciones de la trogocitosis en las HSC, incluidos posibles papeles en la regeneración sanguínea, la eliminación de células madre defectuosas y en neoplasias hematológicas», añadió el Dr. Will.
El estudio se originó en el laboratorio del difunto doctor Paul S. Frenette, pionero en la investigación de células madre hematopoyéticas y director fundador del Instituto Ruth L. y David S. Gottesman de Biología de Células Madre e Investigación en Medicina Regenerativa en Einstein. Otros colaboradores clave fueron el doctor Randall S. Carpenter y el doctor Philip E. Boulais, ambos científicos posdoctorales en Einstein.
El Ciencia El artículo se titula «Regulación del conjunto de células madre hematopoyéticas mediante trogocitosis asociada a c-Kit». Otros autores son Huihui Li, Ph.D., y Maria Maryanovich, Ph.D., ambos de Einstein, Christopher R. Marlein, Ph.D., de Einstein y FUJIFILM Diosynth Biotechnologies, Wilton, Inglaterra, y Dachuan Zhang, Ph.D., de Einstein y la Facultad de Medicina de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, Shanghái, China, Matthew Smith de la Universidad de Wisconsin-Madison, y David J. Chung, MD, Ph.D., del Centro Oncológico Memorial Sloan Kettering, Nueva York, NY.
El estudio fue financiado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (U01DK116312, R01DK056638, R01DK112976, R01HL069438, DK10513, CA230756, R01HL157948 y R35CA253127).
