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Células madre y sangre del cordón umbilical

Científicos del Duke Comprehensive Cancer Center han validado científicamente por primera vez que las células madre de la sangre del cordón umbilical pueden infiltrarse en el tejido dañado del corazón y transformarse en el tipo de células cardiacas que se necesitan para detener un daño mayor.

Las células madre son la raíz de una cura

La prueba clínica de este principio ha existido durante una década, ya que los médicos de Duke han utilizado la sangre del cordón umbilical para corregir defectos cardíacos, cerebrales y hepáticos en niños con enfermedades metabólicas raras. Pero hasta ahora carecían de la evidencia molecular para probar que las células madre de la sangre del cordón umbilical eran la raíz de una cura.

Ahora, el equipo de Duke ha diseccionado tejido cardiaco para confirmar la presencia de células madre de donantes en el tejido cardiaco. Además, mostraron que las células madre de los donantes se habían diferenciado en células del músculo cardiaco llamadas miocitos, que luego produjeron la enzima crítica necesaria para detener el daño cardiaco progresivo, dice Kirsten Crapnell, PhD, una investigadora de la Universidad de Duke.

“Hemos tenido evidencia clínica convincente de que las células madre de la sangre del cordón umbilical se extendieron mucho más allá de los sistemas de formación de sangre e inmunológico, y que pueden diferenciarse en células cerebrales, cardíacas, hepáticas y óseas”, dice Joanne Kurtzberg, MD, directora del Programa de Trasplante Pediátrico de Médula Ósea y Células Madre de Duke. “Pero ahora hemos examinado el tejido cardíaco a nivel celular y hemos demostrado que las células donantes no sólo están presentes en el tejido cardíaco, sino que se han convertido en células del músculo cardíaco”.

Para validar las actividades de las células madre, Crapnell diseccionó y analizó tejido cardiaco de un niño de cuatro años cuyo trasplante fue exitoso, pero que luego murió de una infección antes de que su sistema inmunológico fuera lo suficientemente fuerte para combatirla. El niño había sufrido de una rara enfermedad metabólica llamada Síndrome de Sanfilippo B, en la cual el cuerpo carece de una enzima crítica necesaria para descomponer azúcares complejos en varias células. A medida que los subproductos del azúcar se acumulan en órganos vitales como el hígado, el corazón y el cerebro, las células se dañan y mueren.

Los médicos de Duke habían observado que los niños con estas enfermedades metabólicas raras tendían a recuperar la función de los órganos más rápidamente cuando se les daba sangre del cordón umbilical en lugar de la médula ósea tradicional. Ellos teorizaron que las células madre de la sangre del cordón umbilical, siendo menos maduras que las células madre de la médula ósea adulta, podrían adaptarse más fácilmente a su nuevo entorno y responder a las señales que las diferencian en el tipo de célula necesaria.

De hecho, parece que las células madre de los donantes inexplicablemente se alojan en tejidos defectuosos y se establecen allí, como si fueran misioneros reclutados para rescatar células necesitadas, dicen los científicos. La prueba de este principio ha venido de varios estudios de imágenes que demuestran que ciertos órganos recuperan su función después de los trasplantes de sangre de cordón umbilical. Pero nadie había demostrado que las células de la sangre del cordón umbilical estuvieran realmente presentes en estos órganos y la razón detrás de las mejoras, hasta ahora.

Crapnell probó la presencia de células madre donadas en el corazón del niño buscando células madre femeninas aberrantes (de su hija donadora) entre sus células cardíacas, en su mayoría masculinas. Usó dos tinciones fluorescentes para etiquetar las células cardíacas como masculinas o femeninas. La mancha roja sería atraída a los cromosomas X femeninos y la mancha verde sería atraída a los cromosomas Y masculinos. Los colores fluorescentes iluminarían fácilmente el género de cada célula.

“El objetivo terapéutico es producir rápidamente oligodendrocitos en el laboratorio y luego infundirlos en los pacientes poco después del trasplante”, dice Hall. “La entrega de células directamente al cerebro podría acelerar el injerto de las células y podría resultar en la reparación del tejido neurológico.”

Luego, Crapnell usó dos tinciones adicionales de anticuerpos para detectar “marcadores” de la superficie celular, es decir, sitios en la superficie de las células, que indican qué tipo de célula es. La primera mancha tenía una afinidad por la troponina, una proteína en la superficie de las células cardíacas. La segunda mancha tenía una afinidad por la miosina, una proteína en la superficie de las células musculares. Una vez más, podría etiquetar fácilmente cada célula como una célula del músculo cardíaco o una de otro origen.

Encontró que, aunque pocas en número, las células cardiacas femeninas estaban claramente iluminadas en medio de un grupo más grande de células cardiacas masculinas (llamadas miocitos). Los investigadores creen que sólo unas pocas células madre de donantes son suficientes para proporcionar a una amplia franja de tejido dañado la enzima necesaria para restaurar la función.

Tejido cerebral

Es probable que el mismo fenómeno también funcione en el tejido cerebral, dice Jennifer Hall, MD, una investigadora de Duke.

Los trasplantes de sangre de cordón umbilical parecen detener o retardar el daño cerebral progresivo que es causado por enfermedades metabólicas como el síndrome de Sanfilippo, la enfermedad de Krabbe y el síndrome de Hurler. Sin embargo, se pierde un tiempo precioso a medida que las células madre atraviesan su camino desde el torrente sanguíneo hasta el cerebro, donde finalmente se injertan y se diferencian en los tipos necesarios de células cerebrales. Mientras tanto, los niños pueden pasar por alto una ventana terapéutica crítica de tratamiento.

Si los científicos pudieran de alguna manera empujar a las células madre a convertirse en las células cerebrales necesarias, y luego entregarlas directamente al cerebro del paciente en su estado diferenciado, los médicos podrían teóricamente evitarle a algunos pacientes un daño cerebral irreversible.

Así que Hall probó el potencial de las células madre hematopoyéticas para diferenciarse dentro de un tubo de ensayo en tipos específicos de células cerebrales, llamados oligodendroctos. Estas células cerebrales son objeto de destrucción en niños con enfermedades metabólicas.

Hall cultivó una unidad de células madre de la sangre del cordón umbilical en un frasco junto con factores de crecimiento, hormonas y otros compuestos que dirigen las células madre hacia el linaje de oligodendroctia. Un mes más tarde, Hall analizó las células bajo un microscopio y encontró que el 60 por ciento de ellas parecía parecerse a las células de un linaje de oligodendrocitos.

Hall validó sus observaciones tiñendo las células con varios anticuerpos que sólo se unen e iluminan las proteínas únicas de las células precursoras de los oligodendrocitos. De manera similar, tiñó las células con anticuerpos para una multitud de otros tipos de células. La presencia de proteínas únicas en una célula dada confirma que está produciendo activamente esa proteína, no sólo que su código genético es capaz de hacerlo, dice Hall. En este caso, los oligodendrocitos estaban produciendo la proteína o enzima necesaria.

Hall dice que el potencial también existe para reparar las lesiones de la médula espinal y la esclerosis múltiple, que, al igual que las “leucodistrofias” metabólicas, son el resultado del deterioro de la vaina de mielina que recubre las células nerviosas.

Acerca de este artículo: Proporcionado por la Universidad de Duke.

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