Identidad de células madre de músculo confirmada por investigadores de Stanford

Traducción y adaptación por: Ricardo Rojas C.
Del original en idioma Ingles de: Stanford University News
Fuente de la información en la Web:
http://med.stanford.edu/news_releases/2008/september/blau.html

STANFORD, California. Septiembre 17, 2008 - Una sola célula puede repoblar músculo esquelético dañado en ratones, dicen científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, que idearon una forma de rastrear el destino de una célula en animales vivos. La investigación es la primera en confirmar que las llamadas células satélites que rodean las fibras musculares son una célula madre de músculo elusiva.

Identificar y aislar tal célula en humanos podría tener profundas implicaciones terapéuticas para trastornos como la distrofia muscular, lesiones y deterioro muscular debido al envejecimiento, enfermedad o desuso.

"Hemos sido capaces de mostrar en el nivel de una sola célula que estas células son verdaderas, células madre pluripotentes", dijo Helen Blau, PhD, Profesora Donald E. y Delia B. Baxter de Farmacología. "Ellas encajan en la clásica definición: ambas pueden auto-renovarse y dar lugar a progenie especializada". Blau es la autora principal de la investigación, que se publicó el 17 de septiembre en la edición en-línea de la revista Nature.

"Estamos muy entusiasmados con los resultados", dijo Alessandra Sacco, PhD, científico de investigación senior en el laboratorio de Blau y primera autora de la investigación. "Ha sido sabido que estas células satélite son cruciales para la regeneración del tejido muscular, pero esta es la primera demostración de auto-renovación de una sola célula".

Una décima parte de la masa del cuerpo es músculo esquelético. Las células satélite se enganchan entre una fibra muscular y su delgada, membrana-como vaina, esperando ponerse en acción cuando la fibra es dañada por ejercicio o trauma. Cuando es necesario, comienzan a dividirse para hacer células musculares más especializadas. Esta propiedad por sí sola, sin embargo, no las calificaba como células madre. La designación requiere sean también capaces de hacer copias de sí mismas para su uso futuro.

Aunque muchos investigadores sospechaban que la población de células satélite incluía células madre de músculo, era difícil demostrarlo porque no todas las células satélite son idénticas. Era posible que una subpoblación se encargara de hacer muchas células musculares especializadas, mientras que otra reponía el suministro de células satélite.

Este enfoque de divide y vencerás podría ser eficaz, pero no tiene las mismas emocionantes aplicaciones clínicas como la identificación de una verdadera célula madre. Sin embargo, analizar las propiedades específicas de una sola célula es técnicamente difícil, y por lo general requiere cientos de horas de minucioso análisis microscópico de rebanadas de tejidos de muchos animales de laboratorio.

Sacco utilizo un truco para superar estos obstáculos. Ella aisló células satélite de un ratón genéticamente manipulado para expresar una proteína brillante, la luciferasa, identificada primero en luciérnagas. A continuación, utilizo una novedosa técnica de imagen desarrollada en Stanford para seguir su destino después del trasplante en animales vivos que no expresan la proteína. Debido a que este método no invasivo permite imágenes repetidas de un mismo animal, menos ratones son necesarios para la investigación.

"Ser capaz de detectar la presencia de las células por bioluminiscencia fue realmente un avance", dijo Blau, directora del Laboratorio Baxter de Farmacología Genética. "Nos ha enseñado mucho más. Pudimos ver cómo las células respondían, y realmente vigilar su dinámica".

Sacco transplanto una sola células satélite que expresa la proteína brillante en cada uno de los músculos de pata trasera de 144 ratones, en seis de los ratones, estas células pasaron a proliferar y auto-renovarse en el músculo existente del receptor. La relativamente baja tasa de éxito es más probable debido en parte al hecho de que no todas las células satélite son células madre, y también a la dificultad de mantener una célula viva sola y feliz durante el aislamiento y el transplante.

Los músculos de la pata de estos seis ratones fueron repoblados con entre 20,000 a 80,000 progenies brillantes de la célula satélite original. Muchas células hicieron nuevas fibras musculares o contribuyeron con las fibras musculares del receptor. Más emocionante, varias de los células brillantes expresaron marcadores celulares específicos sólo a las células satélite, indicando que la célula original también hacia más copias de sí misma, confirmando que se trataba de una célula madre.

En otra serie de experimentos, Sacco y sus colegas trasplantaron entre 10 y 500 células satélite que expresan la proteína brillante en cada músculo de la pata del ratón. Estas células también arraigaron y proliferaron en gran medida, aumentando aproximadamente cien veces en número después de un trasplante, y cien veces más en respuesta a daño muscular. Han contribuido ampliamente en el músculo del receptor, tanto por la formación de nuevas fibras como por la fusión con fibras lesionadas. Además, una vez que la necesidad de refuerzos se había cumplido, las células madre satélite dejaron de proliferar, es decir, a diferencia de las células tumorales, las células trasplantadas respondían a señales locales.

Por último, los investigadores fueron capaces de inducir una segunda y tercera ola de proliferación de las células satélite brillantes con incidencias repetidas de daño, lo que demuestra que la función de células madre persisten con el tiempo.

"Ahora podemos monitorear el mismo ratón a través del tiempo, y ver cómo varios tratamientos afectan la regeneración muscular", dijo Sacco. Ella y sus colaboradores están ahora poniendo su atención en aislar células madre de músculo similares de humanos.

Además de visualmente seguido el destino de las brillantes células, los investigadores pueden utilizar también la intensidad de la señal para evaluar la velocidad y fuerza de la respuesta de rescate de las células madre bajo una serie de condiciones - una característica importante que permitirá a los investigadores a comparar directamente la función de las células madre putativas en una variedad de lesiones y modelos de enfermedades.

"Esta técnica proporciona la primera manera cuantitativa de comparar las células madre en tejidos sólidos", dijo Blau. "Al proporcionar un medio de evaluar la eficacia de una amplia gama de terapias con células madre en una gran variedad de tejidos, creo que será de gran impacto no sólo en el estudio de células madre de músculo en medicina regenerativa, si no también en el campo de células madre en general."

Colaboradores de Stanford de Sacco y Blau incluyen a Regis Doyonnas, PhD, científico senior; Peggy Kraft, asistente de investigación, y Stefan Vitorovic, un asistente de investigación y estudiante de Stanford. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud de EUA y por la Fundación Baxter.

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