Polilaminina 521: una nueva mina de oro para la expansión de células madre para aplicaciones de medicina regenerativa
Bajo la dirección de Dra. Camila Hochman-Méndez en el Departamento de Investigación en Medicina Regenerativa en el Texas Heart Institute, los investigadores están trabajando para perfeccionar aún más la ciencia de la creación de órganos y tejidos mediante bioingeniería. Como parte de este objetivo mayor, recientemente descubrieron un método novedoso para expandir las poblaciones de células madre pluripotentes en cultivo utilizando una proteína de matriz extracelular polimerizada. Los detalles de estos innovadores Los resultados fueron publicados recientemente en Células, y en la portada del número se presentó una figura que ilustra su descubrimiento clave.
Uno de los requisitos esenciales para la reconstrucción de nuevos tejidos es la abundancia de células madre que den lugar a los distintos tipos celulares que componen el tejido. Durante las últimas dos décadas, las células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC) se han mostrado prometedoras para aplicaciones de medicina regenerativa. Las hiPSC son células de tejido adultas que han sido reprogramadas a un estado pluripotente similar al embrionario, lo que significa que pueden autorrenovarse mientras mantienen la capacidad de convertirse en casi cualquier tipo de célula en el cuerpo humano. Sin embargo, un desafío clave para expandir las poblaciones de hiPSC en cultivo es identificar un material adecuado en el que crezcan que mantenga su estado pluripotente y que sea rentable para la producción a gran escala de los miles de millones de células necesarias para la bioingeniería de tejidos y órganos.
Para superar este desafío, la Dra. Hochman-Mendez y su equipo han estado trabajando para hacer que la expansión a gran escala de hiPSC sea más factible y rentable. Las células madre expandidas en cultivo se colocan en placas sobre una superficie cubierta con una fina capa de proteína que imita la matriz extracelular, que es la sustancia de soporte estructural en los tejidos nativos en los que las células se adhieren y crecen. En años anteriores, el equipo de investigación descubrió que una proteína en la matriz extracelular, la laminina 521, podría usarse para cultivar y mantener hiPSC en el estado pluripotente en una proporción a gran escala. Sin embargo, quedó claro que las mejoras técnicas eran críticas para minimizar la cantidad de laminina requerida para el cultivo de hiPSC y maximizar el crecimiento celular.
Como recuerda el Dr. Hochman-Mendez, “Aunque la laminina 521 podía soportar la expansión de hiPSC, creíamos que carecía de la uniformidad para proporcionar un sustrato de recubrimiento continuo para el crecimiento celular máximo. La uniformidad de otras lamininas se ha mejorado mediante un proceso llamado polimerización, donde las moléculas de laminina se combinan para formar una cadena continua. Entonces, decidimos probar la efectividad de la laminina 521 polimerizada a una concentración muy baja, una concentración 10 veces menor que la de la laminina 521 sin polimerizar requerida para la expansión de hiPSC”, explica. La aplicación de esta técnica fortalece la colaboración a largo plazo de la Dra. Hochman-Mendez con Dra. Tatiana Coelho-Sampaio desde la Universidad Federal de Rio de Janeiro, Brasil.
Los investigadores encontraron lo que llaman una mina de oro. La polimerización de laminina 521 en polilaminina 521 produjo una red similar a un panal distribuida uniformemente por la placa. Además, las hiPSC podrían expandirse y mantenerse de manera eficiente en un recubrimiento de polilaminina 521 con una concentración muy baja y rentable.
Como resumió el Dr. Hochman-Mendez, “Este método altamente eficiente que utiliza una concentración muy baja de polilaminina 521 apoyó la expansión saludable de las hiPSC, lo que se indicó por su morfología, expresión génica, cromosomas normales y capacidad para transformarse en varios tipos de células. . Estos hallazgos han abierto la posibilidad de usar polilaminina 521 para producir un revestimiento biológicamente similar para tejidos de bioingeniería en el futuro”. Y, como afirma Dra. Fernanda Mesquita, el científico líder en el proyecto, “Esta tecnología puede avanzar en el campo al permitir la generación de miles de millones de células necesarias para la ingeniería de tejidos cardiovasculares y otras áreas de la medicina regenerativa, así como el modelado de enfermedades, el descubrimiento de fármacos y la biología del desarrollo humano. . Esta optimización permite una menor carga de trabajo y experimentos rentables, lo que nos permite imitar lo que sucede en la naturaleza, mejorando el entorno celular”.
Leer el informe
Mesquita FCP, Leite ES, Morrissey J, Freitas C, Coelho-Sampaio T, Hochman-Méndez C. Laminina-521 polimerizada: un sustrato factible para la expansión de células madre pluripotentes inducidas a una baja concentración de proteína. Células. 2022 de diciembre de 7; 11 (24): 3955. hacer: 10.3390/celdas11243955.
Figura: Células portada del número de la revista con el resumen gráfico del artículo. Imagen de portada creada por Fernanda Mesquita, PhD, con diseño gráfico de Ramón Bernal, Instituto del Corazón de Texas.
Noticia por Nicole Stancel, PhD, ELS(D)
