Los Científicos crecen y purifican a los progenitores más tempranos del pulmón de las células madres humanas

Los pulmones Humanos, como todos los órganos, comienzan su existencia como grupos de células madres no diferenciadas. Pero en una cuestión de meses, las células consiguen ordenadas. Recolectan juntas, ramificación y brote, algunas aerovías de formación y otras los alvéolos, los sacos delicados donde nuestros cuerpos intercambian el oxígeno para el dióxido de carbono. El resultado final, idealmente: dos sanos, pulmones de respiración.

Por años, científicos que estudian enfermedades pulmonares como la fibrosis quística ha intentado seguir su trayectoria este proceso detalladamente, de principio a fin, en la esperanza que entendiendo cómo los pulmones forman normalmente puede ayudar a explicar cómo salen mal las cosas. Ahora, los científicos en el Centro de la Universidad de Boston para el Remedio Regenerador (CReM) han anunciado dos conclusión importantes ese más futuro nuestra comprensión de este proceso: la capacidad de crecer y de purificar a los progenitores más tempranos del pulmón que emergen de las células madres humanas, y la capacidad de distinguir estas células en “bronchospheres minúsculos” esa fibrosis quística modelo. La esperanza de los Investigadores que los resultados, publicados por separado en el Gorrón de la Célula Madre Clínica de la Investigación y de la Célula, llevarán a nuevo, “personalizó las aproximaciones del remedio” a tratar enfermedad pulmonar.

La “Clasificación de estas células a la pureza es realmente difícil e importante,” dice Darrell Kotton, director de CReM y autor co-mayor de ambos papeles, con Brian Davis de UTHealth en la Universidad de Texas. “Es el primer paso de progresión en intentar predecir cómo un individuo pudo responder a los tratamientos existentes o a las nuevas drogas.”

“Hay un filete largo de las enfermedades pulmonares para las cuales no hay tratamientos con excepción de un trasplante del pulmón,” Kotton adicional, cuyo trabajo es financiado por los Institutos de la Salud Nacionales (NIH), el Asiento de la Fibrosis Quística, y las Ciencias de la Vida de Massachusetts Se Centran. “Es crítico importante desarrollar las nuevas herramientas para entender estas enfermedades.”

Los científicos de CReM trabajan con las células madres pluripotent inducidas, o los iPSCs, que fueron descubiertos por Shinya Yamanaka en 2006. Yamanaka imaginó cómo tomar una célula adulta en el cuerpo humano--como un glóbulo o una célula epitelial--y “reprográmelo” en una célula madre con la capacidad de crecer en cualquier órgano. Estos últimos años, varios grupos de científicos han crecido las células del pulmón de iPSCs humanos, pero las recetas no son perfectas--las células resultantes del pulmón crecen en medio de un revoltijo de las células de hígado, de las células intestinales, y de otros tejidos.

“Que es una edición grande,” dice el Finlandés Hawkins, un profesor adjunto de la Facultad de Medicina de los BU (el MED) del remedio y a la parte de las personas de CReM. Hawkins es co-primer autor en el Gorrón del papel Clínico de la Investigación, junto con Philipp Kramer, antes de UTHealth. “Si usted quiere utilizar estas células para estudiar el pulmón, usted necesita librarse de esos otros.”

Primero, Hawkins necesitó una manera de determinar las células del pulmón. El trabajo Previo por Kotton y otros científicos de CReM demostraron que las células madres del ratón expresan un gen llamado Nkx2-1 en la “decisión del destino”--el momento que giran en las células del pulmón. “Que es el primer gen que viene en el dice, “soy una célula del pulmón, “” dice a Hawkins. Kotton construyó un gen del reportero que brilló intensamente verde cuando las células madres primero expresaron Nkx2-1, y Hawkins dirigió el mismo gen en las células humanas. Ahora, él podría observar y purificar fácilmente las células del pulmón verde que brillaban intensamente.

Usando un cytometer del flujo, Hawkins y sus colegas separaron las células verdes fuera de la mezcla, después las crecieron en una matriz. El resultado: esferas verdes minúsculas sobre mitad al milímetro a través, “una población de células puras, tempranas del pulmón,” dice a Hawkins. Las personas llaman las esferas minúsculas “organoids,” las versiones simplificadas y miniaturizadas de un órgano, conteniendo los tipos dominantes de células del pulmón. Los organoids son herramientas, y responden por lo menos a dos propósitos importantes. Primero, permiten que los científicos estudien, detalladamente, una juntura crítica en el revelado humano del pulmón sobre el cual muy poco se sabe. “Descubrimos que muchos de los genes que controlan el revelado del pulmón en la otra especie, tal como ratones, también se expresan en estas células humanas,” decimos a Hawkins.

Los organoids responden a otro propósito, también: los científicos pueden crecerlos en tipos más maduros, más específicos de la célula--como las células de la aerovía o las células alveolares--eso es crítico para la función pulmonar. “Ahora podemos comenzar real a observar enfermedad,” dice a Hawkins. Aquí es donde Katherine McCauley (MED'17), candidato del Doctorado del quinto-año en CReM, incorpora el retrato.

El interés de McCauley es fibrosis quística, una enfermedad causada por las mutaciones en un único gen, CFTR. La mutación hace los pulmones de una persona producir un moco que ésa lleva a la infección, una inflamación, y, eventual, un incidente gruesos, viscosos del pulmón. Para muchos pacientes, no hay vulcanización.

McCauley, observando los primeros tiempos de la enfermedad, quiso llevar las células purificadas del pulmón de Hawkins el paso de progresión siguiente e imaginar cómo se convirtieron en células de la aerovía. Con muchos experimentos cuidadosos, ella puso a cero hacia adentro en un camino de la transmisión de señales llamado Wnt, conocido para ser importante en el revelado del pulmón del ratón. Apagando el camino, ella condujo las células no maduras del pulmón en las células de la aerovía que se convertían. Entonces, ella las creció en bolas minúsculas de las células, que ella llamó los “bronchospheres.”

Como los organoids de Hawkins, los bronchospheres no actúan como un bronquio; son simple una colección de células específicas. Pero su especificidad los hace exquisitamente útiles. “Quisimos ver si podríamos utilizar éstos para estudiar enfermedades de la aerovía,” decimos a McCauley. “Que es una de las metas grandes: para dirigir estas células de pacientes y después utilizarlos para estudiar las enfermedades de esos pacientes.”

Como prueba del concepto, McCauley obtuvo dos variedades de células de un paciente con la fibrosis quística, una en los cuales la mutación de CFTR que causó la enfermedad había sido corregida, y una en el cual no tenía, y lo creció en bronchospheres. Para ver si su receta trabajada, ella funcionó con una prueba, aplicando una droga que debe causar las esferas hechas de células normales, de funcionamientos para llenar del líquido. Trabajó: “reparó” bronchospheres comenzó a hincharse, mientras que las esferas de la fibrosis quística no reaccionaron. “La parte fresca es que medimos esto usando microscopia de la alto-producción, y entonces calculábamos el cambio en área con tiempo,” dice a McCauley, que publicó estos resultados en Célula Madre de la Célula y es autor importante en el estudio. “Tan ahora podemos evaluar la función de CFTR de una manera cuantitativa.”

El paso de progresión siguiente, dice a McCauley, es mejorar la prueba, y la aumenta proporcionalmente, y crea las pruebas similares para otras enfermedades pulmonares. “El objetivo final es tomar las células de un paciente, y después revisa diversas combinaciones de drogas,” ella dice. “La idea que podríamos tomar las células y la prueba no veinte de un paciente, solamente los centenares o los millares de drogas, y entienden real cómo el paciente iba a responder antes de que incluso les demos el tratamiento, es apenas una idea increíble.”

Fuente: Universidad de Boston

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